南方新高考高考物理大一轮复习 专题十三 机械振动 机械波 第2讲 机械波课件.ppt

第2讲机械波 一 机械波1 定义 在介质中的传播叫做机械波 2 形成条件 机械振动 机械振动 介质 1 有发生 的波源 2 有传播 3 分类 垂直 波峰 波谷 1 横波 质点的振动方向与波的传播方向相互 的波 有 凸部 和 凹部 2 纵波 质点的振动方向与波的传播方向在 上的波 有 和 同一直线 密部 疏部 4 传播特点 形式 能量 迁移 1 机械波传播的只是振动的 和 质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动 并不随波 2 介质中各质点的振幅相同 振动周期和频率都与 的振动周期和频率相同 波源 4a 3 一个周期内 质点完成一次全振动 通过的路程为 位移为零 二 波长 波速和波的图象1 波长 波速 频率及其关系 1 波长 在波动中 总是相同的两个相邻质点间 的距离 振动相位 介质本身 波源 f 2 波速v 波在介质中的传播速度 由 的性质决定 3 频率f 由 决定 等于波源的振动频率 4 波长 波速和频率的关系 v 2 波的图象 1 坐标轴 横轴表示各质点的 纵轴表示该 时刻各质点的 平衡位置 位移 各质点 2 意义 表示在波的传播方向上 某时刻 离开平衡位置的位移 3 图象 4 振动图象与波动图象的比较 续表 续表 点b从该时刻开始计时的振动图象 下列说法 基础检测 1 如图13 2 1甲所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图 a b两质点的横坐标分别为xa 2m和xb 6m 图乙为质 甲 乙 图13 2 1 a 该波沿 x方向传播 波速为1m sb 该波的频率为0 125hz c 质点a经过4s振动的路程为4md 此时刻质点a的速度沿 y方向e 质点a在t 2s时速度为零 解析 由题图可知 该简谐横波波长为 8m 周期t 向上运动 所以该波沿 x方向传播 a错误 b正确 经过4s 半个周期 质点a振动的路程为2a 1m c错误 此刻质点a运动方向与质点b相反 沿 y方向 d错误 在t 2s时质点a在波谷处 速度为0 e正确 答案 acd 三 波的干涉和衍射现象 多普勒效应 1 波的干涉 相同 加强区 减弱区 1 条件 两列波的频率必须 2 现象 形成 和 相互隔开的稳定的干涉 图样 小 相差不多 绕过障碍物 2 波的衍射 1 条件 障碍物或孔的尺寸比波长 或 2 现象 波能够 或孔继续向前传播 3 多普勒效应 1 条件 声源和观察者之间有 2 现象 观察者感到 发生变化 3 实质 声源频率 观察者接收到的频率 相对运动 频率 不变 变化 基础检测 2 下列物理现象 在春天里一次闪电过后 有时雷声轰鸣不绝 闻其声而不见其人 学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音 当正在鸣笛的火车向着我们疾驶而来时 我们听到汽笛声的音调变高 是波的 现象 属于波的衍射现象的是 属于多普勒效应的是 答案 反射 考点1 波的传播的多解问题 重点归纳1 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 波传播的距离 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 2 解决波的多解问题的思路 一般采用从特殊到一般的思维方法 即找出一个周期内满足条件的关系 t或 x 若此关系为时间 则t nt t n 0 1 2 若此关系为距离 则x n x n 0 1 2 典例剖析例1 多选 2016年湖北龙泉中学 宜昌一中联考 一列简谐横波沿x轴正方向传播 t 0时刻的波形如图13 2 2中实线所示 t 0 1s时刻的波形如图中虚线所示 波源不在坐标原点o p是传播介质中离坐标原点xp 2 5m处的一个质点 则 以下说法正确的是 图13 2 2 a 质点p的振幅为0 1mb 波的频率可能为7 5hz c 波的传播速度可能为50m s d 在t 0 1s时刻与p相距5m处的质点一定沿x轴正方 向运动 e 在t 0 1s时刻与p相距5m处的质点可能是向上振动 也可能是向下振动 思维点拨 解答本类题目 要熟悉波的传播规律 注意波的传播方向和传播距离或所用的时间 v 50m s 选项c正确 波的传播过程是振动形式的传播 质点不会沿波传播方向运动 选项d错误 在t 0 1s时刻与p相距5m处的质点可能是向上振动 也可能是向下振动 选项e正确 答案 ace 备考策略 1 熟悉波的传播规律 2 由波形图求出波长 根据波的传播方向求出周期及波速大小通式 3 要抓住波的周期性 确定周期与时间 或者传播距离与波长 的关系 考点练透 1 2015年新课标全国卷 甲 乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播 波速均为v 25cm s 两列波在t 0时的波形曲线如图13 2 3所示 求 图13 2 3 1 t 0时 介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点 的x坐标 2 从t 0开始 介质中最早出现偏离平衡位置位移为 16cm 的质点的时间 解 1 两列波的振幅均为8cm 故偏离平衡位置位移为 16cm的质点应为两列波的波峰相遇处的质点 根据波形图可知 甲 乙的波长分别为 甲 50cm 乙 60cm 则甲 乙两列波的波峰坐标分别为x甲 50 50k1 cm k1 0 1 2 3 x乙 50 60k2 cm k2 0 1 2 3 综上分析 所有波峰和波峰相遇的质点x坐标应为x 50 300n cm n 0 1 2 3 2 偏离平衡位置位移为 16cm对应为两列波的波谷相遇 t 0时 波谷之差 整理可得 x 10 6n1 5n2 5波谷之间最小的距离为 x 5cm两列波相向传播 相对速度为2v 50cm s所以出现偏离平衡位置位移为 16cm的最短时间 考点2 波的干涉 衍射 多普勒效应 重点归纳波的干涉现象中加强点 减弱点的两种判断方法 1 公式法某质点的振动是加强还是减弱 取决于该点到两相干波源的距离之差 r 当两波源振动步调一致时 若 r n n 0 1 2 则振动加强 当两波源振动步调相反时 若 r n n 0 1 2 则振动减弱 2 图象法 在某时刻波的干涉的波形图上 波峰与波峰 或波谷与波谷 的交点 一定是加强点 而波峰与波谷的交点一定是减弱点 各加强点或减弱点各自连接而成以两波源为中心向外辐射的连线 形成加强线和减弱线 两种线互相间隔 加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间 典例剖析 例2 如图13 2 4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 1sin20 t m 介质中p点与a b两波源间的距离分别为4m和5m 两波源形成的简谐波分别沿ap bp方向传播 波速都是10m s 图13 2 4 1 求简谐横波的波长 2 通过分析说明p点是振动加强还是减弱 vt 10 0 1 1m 2 p点与a b两波源间的距离之差 x bp ap 1m 为1个波长 又a b两点振动情况完全相同 所以p点是振动加强 考点练透 2 如图13 2 5所示表示两个相干波源s1 s2产生的波在同一种均匀介质中相遇 图中实线表示波峰 虚线表示波谷 c和f分别为ae和bd的中点 则 图13 2 5 1 在a b c d e f六点中 振动加强的点是 振动减弱的点是 2 若两振源s1和s2振幅相同 此时刻位移为零的点是 答案 1 a c e b d f 2 b c d f 波的传播方向与质点振动方向的互判 易错点1 互判方法 续表 2 求解波动图象与振动图象综合类问题可采用 一分 一 看 二找 的方法 1 分清振动图象与波动图象 看清横坐标 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 例3 多选 简谐横波在均匀介质中沿直线传播 p q是传播方向上相距10m的两质点 波先传到p 当波传到q开始 计时 p q两质点的振动图象如图13 2 6所示 则 图13 2 6a 质点q开始振动的方向沿y轴正方向b 该波的周期为6sc 该波从p传到q的时间可能为7sd 该波的传播速度可能为2m se 该波的波长可能为6m 解析 由图线可知 质点q开始起振的方向沿y轴正方向 选项a正确 振动由p向q传播 由图线可知t 6s 故振动从p传到q的时间可能为 nt 4 s 6n 4 s n 0 1 2 3 因为n为整数 故不可能为7s 选项b正确 c错误 答案 abe 备考策略 此题是对振动图象及机械波传播问题的考查 首先要掌握已知振动图象判断质点振动方向的基本方法以及波速 波长及周期的关系 此题中要考虑波形传播的