高考物理总复习（高考备考导航+基础要点整合+解题素能培养+考点核心突破+训练高效提能）11.2 机械波课件.ppt

第二节机械波 一 机械波 知识梳理1 波的形成 机械振动在中的传播 形成机械波 2 产生条件 一是要有做机械振动的物体作为 二是要有能够传播机械振动的 3 机械波传播特点 1 传播振动形式 和信息 2 质点不 介质 波源 介质 能量 随波迁移 3 介质中各质点振动频率 振幅 起振方向等都与波源 4 机械波的分类 1 横波 质点的振动方向与波的传播方向 凸起的最高处叫 凹下的最低处叫 2 纵波 质点的振动方向与波的传播方向 质点分布最密的地方叫 质点分布最疏的地方叫 相同 相互垂直 波谷 波峰 在同一直线上 密部 疏部 5 描述机械波的物理量 1 波长 两个的 在振动过程中对平衡位置的位移的质点间的距离叫波长 在横波中 两个相邻 或 间的距离等于波长 在纵波中 两个相邻 或 间的距离等于波长 2 频率f 波的频率由决定 无论在什么介质中传播 波的频率 3 波速v 单位时间内振动向外传播的距离 波速的大小由决定 4 波速与波长和频率的关系 相邻 总是相同 波峰 波谷 密部 疏部 波源 都不变 v f 介质 6 横波的图象图11 2 1如图11 2 1所示为一横波的图象 纵坐标表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的 横坐标表示在波的传播方向上各个质点的 它反映了在波传播的过程中 某一时刻介质中各质点的位移在空间的分布 简谐波的图象为曲线 位移 平衡位置 正弦 或余弦 自主检测1 2014 东城区期末 介质中有一列简谐机械波传播 对于其中某个振动质点a 它的振动速度等于波的传播速度b 它的振动方向一定垂直于波的传播方向c 它在一个周期内走过的路程等于一个波长d 它的振动频率等于波源的振动频率 解析机械波传播时 质点在平衡位置附近做简谐运动 而波在介质中匀速传播 质点振动的速度与波的传播速度是完全不同的 两者之间没有必然联系 选项a错误 在横波中 质点的振动方向与波的传播方向垂直 而在纵波中 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上 选项b错误 质点在一个周期内走过的路程为振幅的四倍 而不是一个波长 选项c错误 机械波中各个质点振动的周期与波源振动的周期相同 选项d正确 答案d 二 波的衍射和干涉 知识梳理1 衍射 波继续传播的现象 产生明显衍射现象的条件是 障碍物或孔的尺寸比波长或 2 波的叠加 几列波相遇时 每列波都能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰 只是在重叠的区域里 介质的质点同时参与这几列波引起的振动 质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的 绕过障碍物 小 与波长相差不多 矢量和 3 干涉 频率相同的两列波叠加 某些区域的振动 某些区域的振动 并且振动加强和振动减弱的区域相互的现象 产生稳定的干涉现象的必要条件 两列波的相同 干涉和衍射是波所特有的现象 加强 减弱 间隔 频率 自主检测2 2014 黄冈联考 关于波的干涉 衍射等现象 下列说法正确的是a 有的波只能发生干涉现象 有的波只能发生衍射现象b 产生干涉现象的必要条件之一 就是两列波的频率相等c 能观察到明显的衍射现象的条件是障碍物的尺寸与波长比较相差不多或比波长更小d 在干涉图样中 振动加强区域的质点 其位移始终保持最大 振动减弱区域的质点 其位移始终保持最小 解析干涉 衍射是波共有的特性 所以a错误 干涉具备两波频率相同 波源性质相同的条件 b正确 当满足d 时产生明显的衍射现象 c正确 在干涉图样中 质点位移随时间时刻发生变化 d错误 答案bc 三 多普勒效应 知识梳理1 多普勒效应 当波源与观察者之间有相对运动时 观察者会感到波的发生了变化 这种现象叫多普勒效应 2 接收到的频率的变化情况 当波源与观察者相向运动时 观察者接收到的频率 当波源与观察者背向运动时 观察者接收到的频率 频率 变大 变小 自主检测3 如图11 2 2所示 向左匀速运动的小车发出频率为f的声波 车左侧a处的人感受到的声波的频率为f1 车右侧b处的人感受到的声波的频率为f2 则f1 f2与f的关系为 图11 2 2答案f1 f f2 1 波的图象反映了在某时刻介质中的质点离开平衡位置的位移情况 图象的横轴表示各质点的平衡位置 纵轴表示该时刻各质点的位移 如图1 2 3 图1 2 3 考点一波的图象的理解与应用 3 波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向 各质点的起振方向与波源的起振方向相同 2014 成都联考 如图11 2 4所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t 0时的波形图 当q点在t 0时的振动状态传到p点时 则图11 2 4 a 1cm x 3cm范围内的质点正在向y轴的负方向运动b q处的质点此时的加速度沿y轴的正方向c q处的质点此时正在波峰位置d q处的质点此时运动到p处 答案 b 规律总结波的传播方向与质点的振动方向的判断方法 1 2013 北京理综 一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波 波速为4m s 某时刻波形如图11 2 5所示 下列说法正确的是a 这列波的振幅为4cmb 这列波的周期为1sc 此时x 4m处质点沿y轴负方向运动d 此时x 4m处质点的加速度为0 突破训练 图11 2 5 答案d 振动图象与波的图象的比较 考点二波动图象和振动图象的综合应用 2013 天津理综 一列简谐横波沿直线传播 该直线上平衡位置相距9m的a b两质点的振动图象如图11 2 6所示 下列描述该波的图象可能的是 图11 2 6 答案 ac 规律总结 一分 一看 二找 巧解波动图象与振动图象综合类问题 1 分清振动图象与波动图象 只要看清横坐标即可 横坐标为x则为波动图象 横坐标为t则为振动图象 2 看清横 纵坐标的单位 尤其要注意单位前的数量级 3 找准波动图象对应的时刻 4 找准振动图象对应的质点 2 2013 四川理综 图11 2 7甲是一列简谐横波在t 1 25s时的波形图 已知c位置的质点比a位置的晚0 5s起振 则图11 2 7乙所示振动图象对应的质点可能位于 突破训练 图11 2 7 a a x bb b x cc c x dd d x e 答案d 造成波动问题多解的主要因素 1 周期性 时间周期性 时间间隔 t与周期t的关系不明确 空间周期性 波传播距离 x与波长 的关系不明确 2 双向性 传播方向双向性 波的传播方向不确定 振动方向双向性 质点振动方向不确定 考点三波传播过程中的多解问题 如 a 质点达到最大位移处 则有正向和负向最大位移两种可能 b 质点由平衡位置开始振动 则起振方向有向上 向下 或向左 向右 两种可能 c 只告诉波速不指明波的传播方向 应考虑沿两个方向传播的可能 即沿x轴正方向或沿x轴负方向传播 d 只给出两时刻的波形 则有多次重复出现的可能 解决此类问题时 往往采用从特殊到一般的思维方法 即找到一个周期内满足条件的特例 在此基础上 如知时间关系 则加nt 如知空间关系 则加n 3 波形的隐含性形成多解 在波动问题中 往往只给出完整波形的一部分 或给出几个特殊点 而其余信息均处于隐含状态 这样 波形就有多种情况 形成波动问题的多解性 如图11 2 8所示 一列简谐横波沿x轴传播 实线为t1 0时的波形图 此时p质点向y轴负方向运动 虚线为t2 0 01s时的波形图 图11 2 8 1 波沿x轴 填 正 或 负 方向传播 2 求波速 3 若波的周期t 0 01s 则波速为多少 答案 1 正 2 100 8n 1 m sn 0 1 2 3 3 100m s 3 2014 南昌模拟 如图11 2 9所示实线是一列简谐横波在t1 0时刻的波形 虚线是这列波在t2 0 5s时刻的波形 这列波的周期t符合 3t t2 t1 4t 问 图11 2 9 1 若波速向右 波速多大 2 若波速向左 波速多大 3 若波速大小为74m s 波速方向如何 突破训练 3 波速大小为74m s时 波在 t时间内传播的距离为 x v t 74 0 5m 37m 4 5 m所以波向左传播 答案 1 54m s 2 58m s 3 波向左传播 考点四波的干涉 衍射 多普勒效应 波源s1和s2振动方向相同 频率均为4hz 分别置于均匀介质中x轴上的o a两点处 oa 2m 如图11 2 10所示 两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播 波速为4m s 已知两波源振动的初始相位相同 求 图11 2 10 1 简谐横波的波长 2 oa间合振动振幅最小的点的位置 答案 1 1m 2 0 25m 0 75m 1 25m 1 75m 特别提醒 在稳定的干涉现象中 振动加强点始终是加强的 减弱点始终是减弱的 振动加强点以两列波振幅之和为振幅不停振动 振动减弱点以两列波振幅之差为振幅振动 振动减弱点的位移可能在某个瞬时比振动加强点的位移还要大 4 如图11 2 11甲所示 男同学站立不动吹口哨 一位女同学坐在秋千上来回摆动 下列关于女同学的感受的说法正确的是图11 2 11 突破训练 a 女同学从a向b运动过程中 她感觉哨声音调变高b 女同学从e向d运动过程中 她感觉哨声音调变高c 女同学在c点向右运动时 她感觉哨声音调不变d 女同学在c点向左运动时 她感觉哨声音调变低答案ad 5 2013 山东理综 如图11 2 12甲所示 在某一均匀介质中 a b是振动情况完全相同的两个波源 其简谐运动表达式均为x 0 1sin 20 t m 介质中p点与a b两波源间的距离分别为4m和5m 两波源形成的简谐横波分别沿ap bp方向传播 波速都是10m s 1 求简谐横波的波长 2 p点的振动 填 加强 或 减弱 图11 2 12 答案 1 1m 2 加强 随堂演练 1 2012 四川理综 在xoy平面内有一列沿x轴正方向传播的简谐横波 波速为2m s 振幅为a m n是平衡位置相距2m的两个质点 如图11 2 13所示 在t 0时 m通过其平衡位置沿y轴正方向运动 n位于其平衡位置上方最大位移处 已知该波的周期大于1s 则 图11 2 13 答案d 2 2013 福建理综 如图所示 t 0时刻 波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正向开始振动 振动周期为0 4s 在同一均匀介质中形成沿x轴正 负两方向传播的简谐横波 下图中能够正确表示t 0 6s时波形的图是 解析波源形成的波同时向正 负两个方向传播 所以a b错误 0 6s时波源回到平衡位置 向下振动 由波动与振动的关系可知 c正确 答案c 3 2014 四川省成都模拟 处于坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波 波速v 200m s 已知t 0时 波刚传播到x 40m处 波形如图11 2 14所示 在x 400m处有一接收器 图中未画出 则下列说法错误的是 图11 2 14 a 波源开始振动时方向沿y轴负方向b 接受器在t 2s时才能接受此波c 若波源向x轴正方向匀速运动 接受器收到波的频率大于10hzd 从t 0开始经0 15s x 40m的质点运动的路程为0 6m 答案b 4 2014 南京第一次诊断 如图11 2 15所示 在同一种均匀介