高中物理 第十二章 机械波章末总结课件 新人教版选修34.ppt

第十二章机械波 章末总结 网络构建区 机械波 机械波的形成 形成 机械振动在中的传播条件 波源 振源 介质 二者缺一不可特点 传播的振动形式 能量和信息 质点随波迁移波与质点振动的关系 有机械振动有机械波 有机械波必有机械振动分类 按机械波传播方向与质点振动方向的关系分为和 描述波的物理量 波长 频率f 周期t 波速v关系 v 或 介质 不 不一定 横波 纵波 f 机械波 波的图象 形成 前面的质点带动后面的质点 将传播出去物理意义 横坐标表示波的传播方向上各质点的位置 纵坐标表示某一时刻各质点平衡位置的位移 振动图象与波的图象 相同点 纵坐标表示位移不同点 横坐标表示的意义不同 从波的图象获得的信息 各质点的位移大小和方向各质点的振幅确定波的传播方向或各质点的振动方向 振动形式 平衡 偏离 机械波 波的一些现象 衍射 波绕过障碍物的现象叠加原理 几列波相遇时保持各自的振动状态 各质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的干涉 频率的两列波叠加 使某些区域的振动 某些区域的振动的现象多普勒效应 是由波源与观察者 距离变化 产生的 一切波都能发生多普勒效应反射和折射 矢量和 相同 加强 减弱 相对运动 专题整合区 一 对波的图象的理解 二 波的图象与振动图象的区别和联系 三 波动问题的多解性 四 波的干涉和衍射 一 对波的图象的理解 从波的图象中可以看出 1 波长 2 振幅a 3 该时刻各质点偏离平衡位置的位移情况 4 如果波的传播方向已知 可判断各质点该时刻的振动方向以及下一时刻的波形 5 如果波的传播速度大小已知 可利用图象所得的相关信息进一步求得各质点振动的周期和频率 t f 一 对波的图象的理解 例1某波源s发出一列简谐横波 波源s的振动图象如图1所示 在波的传播方向上有a b两点 它们到s的距离分别为45m和55m 测得a b两点开始振动的时间间隔为1 0s 由此可知 图1 一 对波的图象的理解 1 波长 m 2 当b点离开平衡位置的位移为 6cm时 a点离开平衡位置的位移是cm 解析 1 由题意可知波速v 10m s 周期t 2 0s 波长 20m a b相差半个波长 振动情况完全相反 故b点位移为 6cm时 a点位移为 6cm 20 6 二 波的图象与振动图象的区别和联系 面对波的图象和振动图象问题时可按如下步骤来分析 1 先看两轴 由两轴确定图象种类 2 读取直接信息 从振动图象上可直接读取周期和振幅 从波的图象上可直接读取波长和振幅 3 读取间接信息 利用振动图象可确定某一质点在某一时刻的振动方向 利用波的图象可进行波传播方向与某一质点振动方向的互判 4 利用波速关系式 波长 波速 周期 频率间一定满足v t f 二 波的图象与振动图象的区别和联系 例2图2甲为一列简谐横波在t 0 1s时刻的波形图 p是平衡位置为x 1m处的质点 q是平衡位置为x 4m处的质点 图乙为质点q的振动图象 则 图2 二 波的图象与振动图象的区别和联系 a 横波的波长是8mb 横波的频率是0 2hzc 质点p随波迁移的速度大小为40m sd t 0 1s时质点p正沿y轴正方向运动 解析由波的图象可知 横波的波长是8m 选项a正确 由质点q的振动图象可知 横波的周期为0 2s 频率是5hz 选项b错误 二 波的图象与振动图象的区别和联系 质点p围绕平衡位置振动 不随波迁移 选项c错误 根据质点q的振动图象 t 0 1s时刻 质点q正沿y轴负方向运动 说明波沿x轴负方向传播 t 0 1s时质点p正沿y轴正方向运动 选项d正确 答案ad 三 波动问题的多解性 波在传播过程中 由于空间周期性 时间周期性和传播方向的双向性而引起多解 解决这类问题要注意下列情况 1 波的空间周期性 在波的传播方向上 相距为波长整数倍的质点的振动情况相同 2 波的时间周期性 由波的传播特性可知 经过整数倍个周期 波的图象相同 三 波动问题的多解性 3 波的传播方向的双向性 若根据题中条件无法确定波的传播方向 在解题时要注意考虑波的传播方向可以有两个方向 三 波动问题的多解性 例3一列简谐横波t1时刻的波形如图3中实线所示 t2时刻的波形如图中虚线所示 已知 t t2 t1 0 5s 问 图3 三 波动问题的多解性 1 这列波的传播速度是多少 解析有两组解 若波向右传播 传播距离s n 又有v右 m s 16n 4 m s n 0 1 2 三 波动问题的多解性 若波向左传播 传播距离s n 又有v左 m s 16n 12 m s n 0 1 2 答案若波向右传播 v右 16n 4 m s n 0 1 2 若波向左传播 v左 16n 12 m s n 0 1 2 三 波动问题的多解性 2 若波向左传播 且3t t 4t 波速是多大 解析因波向左传播 且3t t 4t 则必有3 s 4 故n 3 v左 16n 12 m s 60m s 答案60m s 三 波动问题的多解性 3 若波速等于68m s 则波向哪个方向传播 解析因波速v 68m s 所以s v t 68 0 5m 34m 4 故波向右传播 答案向右 四 波的干涉和衍射 振动情况完全相同的两波源产生的波叠加时 某点到两波源的波程差为 x 当 x 2k k 0 1 2 时为振动加强点 当 x 2k 1 k 0 1 2 时为振动减弱点 若步调相反 则上述结论相反 四 波的干涉和衍射 例4如图4所示为两列相干水波的叠加情况 图中实线表示波峰 虚线表示波谷 两列波的振幅均为5cm 且图示范围内振幅不变 波速和波长分别为1m s和1m 则图示时刻c d点是振动 填 加强 或 减弱 点 a b两质点的竖直高度差为cm 图4 四 波的干涉和衍射 解析如题图所示时刻c d点是波峰与波谷的交点 是振动的减弱点 a b两质点分别是波峰与波峰的交点和波谷与波谷的交点 均是振动加强点 它们的振幅均是10cm 图示时刻a b两质点的竖直高度差为20cm 答案减弱20 自我检测区 1 2 3 1 2 3 1 波的干涉和衍射 下列物理现象中 1 在春天里一次闪电过后 有时雷声轰鸣不绝 2 闻其声而不见其人 3 学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音 4 当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时 我们听到汽笛声的音调变高 这些物理现象分别属于波的 a 反射 衍射 干涉 多普勒效应b 折射 衍射 多普勒效应 干涉c 反射 折射 干涉 多普勒效应d 衍射 折射 干涉 多普勒效应 1 2 3 解析在春天里一次闪电过后 雷声轰鸣不绝 属于声波的反射 闻其声而不见其人 属于声波的衍射 学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音属于声波的干涉 当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时 我们听到汽笛声的音调变高属于多普勒效应 答案a 1 2 3 2 波动问题的多解性 一列简谐横波沿直线由a向b传播 相距10 5m的a b两处质点的振动图象如图5a b所示 则 a 该波的振幅可能是20cmb 该波的波长可能是8 4mc 该波的波速可能是10 5m sd 该波由a传播到b可能历时7s 图5 1 2 3 解析由题图知振幅a 10cm 10 5m 则不论n取任何非负整数都不可能得到 8 4m 由题图可以看出t 4s v m m 显然波速不可能是10 5m s 由题图分析可知 当n 1时 经历时间可能为t t 7s 故选d 答案d 1 2 3 3 波的图象 一列简谐横波沿x轴正方向传播 t 0时刻的波形如图6所示 介质中质点p q分别位于x 2m x 4m处 从t 0时刻开始计时 当t 15s时质点q刚好第4次