高中物理 第2讲 机械波课件 选修34.ppt

第2讲机械波 机械波的形成条件 1 有发生机械振动的波源 2 有传播介质 如空气 水等 传播特点 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 机械波 横波和纵波 考纲要求 形式 能量 迁移 1 2 2 介质中各质点的振幅相同 振动周期和频率都与 振动周期和频率相同 3 一个周期内 质点完成一次全振动 通过的路程为 位移为 机械波的分类 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 的波 有 和 波源的 4a 零 垂直 波峰 波谷 同一直线 密部 疏部 3 横波的图象 横波的图像 考纲要求 波速 波长和频率 周期 的关系 考纲要求 1 振动图象与波的图象的对比和应用 2 波长 波速 频率及其关系 1 波长在波动中 振动相位总是 的两个相邻质点间的距离 用 表示 2 波速波在介质中的传播速度 由 本身的性质决定 3 频率由 决定 等于 的振动频率 4 波长 波速和频率的关系 3 相同 介质 波源 波源 波的干涉与波的衍射的比较 波的干涉和衍射现象多普勒效应 考纲要求 1 多普勒效应 波源不动 波源向观察者运动 接收频率增大波源背离观察者运动 接收频率减小 观察者不动 观察者向波源运动 接收频率增大观察者背离波源运动 接收频率减小 2 1 质点的起振方向各质点开始振动 即起振 的方向均与波源的起振方向相同2 质点的振动方向与波的传播方向的互判方法 1 上下坡法沿波的传播方向看 上坡 的点向下运动 下坡 的点向上运动 简称 上坡下 下坡上 如图所示 2 带动法如图所示 在质点p靠近波源一方附近的图象上另找一点p 若p 在p上方 则p向上运动 若p 在p下方 则p向下运动 3 微平移法原理 波向前传播 波形也向前平移 方法 作出经微小时间 t后的波形 如图虚线所示 就知道了各质点经过 t时间到达的位置 此刻质点振动方向也就知道了 图中p点振动方向向下 特别提醒 1 在波的干涉中加强区振动加强只是振幅变大 并不是质点一直处于位移最大值 2 任何波都能发生衍射现象 而发生明显的衍射需要一定的条件 3 干涉中加强点和减弱点的判断 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 如图1 2 1所示 s1 s2为水波槽中的两个波源 它们分别激起两列水波 图中实线表示波峰 虚线表示波谷 已知两列波的波长 1 2 该时刻在p点为两列波的波峰与波峰相遇 则以下叙述正确的是 图1 2 1 1 a p点有时在波峰 有时在波谷 振动始终加强b p点始终在波峰c p点的振动不遵守波的叠加原理 p点的运动也不始终加强d p点的振动遵守波的叠加原理 但并不始终加强答案d 如图1 2 2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1 2 2 2 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 2010 上海单科 2 利用发波水槽得到的水面波形如图1 2 3a b所示 则 a 图a b均显示了波的干涉现象b 图a b均显示了波的衍射现象c 图a显示了波的干涉现象 图b显示了波的衍射现象d 图a显示了波的衍射现象 图b显示了波的干涉现象解析图a中可以看出只有一条狭缝 穿过水波发生明显的衍射 图b中有两个振源 有些区域振动加强 有些区域振动减弱 是干涉现象 答案d 3 图1 2 3 2010 安徽卷 15 一列沿x轴正方向传播的简谐横波 某时刻的波形如图1 2 4所示 p为介质中的一个质点 从该时刻开始的一段极短时间内 p的速度v和加速度a的大小变化情况是 图1 2 4 a v变小 a变大b v变小 a变小c v变大 a变大d v变大 a变小解析由波的传播方向及p点位置 可知p点此时正向平衡位置运动 速度增大 加速度减小 答案d 4 一列简谐波在两时刻的波形如图1 2 5中实线和虚线所示 由图可确定这列波的 图1 2 5 a 周期b 波速c 波长d 频率解析因题中未给出实线波形和虚线波形的时刻 不知道时间差或波的传播方向 因此无法确定波速 周期和频率 只能确定波长 正确答案为c 答案c 5 2011 武汉调研 一简谐横波沿x轴正方向传播 若在x 1m处质点的振动图象如图1 2 6所示 则该波在t 0 3s时刻的波形曲线为 图1 2 6 解析由题图可知t 0 3s时刻处于x 1m处的质点在波谷位置 显然t 0 3s时刻的波形图中只有a对应了x 1m处的质点处在波谷位置 a正确 答案a 6 如图1 2 7所示为一列在均匀介质中传播的简谐横波在某时刻的波形图 波速为2m s 此时p点振动方向沿y轴负方向 则 考点一对波的图象的理解及应用 典例1 图1 2 7 a 该波传播的方向沿x轴正方向b p点的振幅比q点的小c 经过 t 4s 质点p将向右移动8md 经过 t 4s 质点q通过的路程是0 4m解析由p点振动方向沿y轴负方向可判断该波传播的方向沿x轴正方向 选项a正确 均匀介质中传播的简谐横波各质点振幅相同 因此选项b错误 各质点只在自己的平衡位置附近振动 并没有随波移动 而且 t 4s 2t 路程s 8a 0 4m 选项c错 d对 答案ad 如图1 2 8所示 一列简谐横波沿x轴正方向传播 实线和虚线分别表示t1 0 t2 0 5s时的波形 t2 t 能正确反映t3 7 5s时波形的图是 变式1 图1 2 8 答案d 2010 福建 一列简谐横波在t 0时刻的波形如图1 2 9中的实线所示 t 0 02s时刻的波形如图中虚线所示 若该波的周期t大于0 02s 则该波的传播速度可能是 考点二波的多解问题 典例2 图1 2 9 a 2m sb 3m sc 4m sd 5m s 答案b 波在传播过程中 因空间的周期性和时间的周期性 常常由时间间隔 t与周期t的关系不明确 波传播方向不确定 波传播的距离 x与波长 的关系不明确造成多解问题 波的多解问题来源 一列简谐横波沿直线由a向b传播 a b相距0 45m 图1 2 10是a处质点的振动图象 当a处质点运动到波峰位置时 b处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动 这列波的波速可能是 变式2 图1 2 10 a 4 5m sb 3 0m sc 1 5m sd 0 7m s 答案a 如图1 2 11甲为一列简谐横波在t 0 10s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 考点三波的图象与振动图象的综合应用 典例3 图1 2 11 a t 0 15s时 质点q的加速度达到正向最大b t 0 15s时 质点p的运动方向沿y轴负方向c 从t 0 10s到t 0 25s 该波沿x轴正方向传播了6md 从t 0 10s到t 0 25s 质点p通过的路程为30cm 解析a选项 由乙图象看出 t 0 15s时 质点q位于负方向的最大位移处 而简谐运动的加速度大小与位移成正比 方向与位移方向相反 所以加速度为正向最大值 b选项中 由乙图象看出 简谐运动的周期为t 0 20s t 0 10s时 质点q的速度方向沿y轴负方向 由甲图可以看出 波的传播方向应该沿x轴负方向 因甲图是t 0 10s的 因波向x轴负方向传播 则此时p质点的运动方向沿y轴负方向 d选项中 由图甲可以看出 由于t 0 10s时刻质点p不处于平衡位置 故从t 0 10s到t 0 25s质点p通过的路程不为30cm 本题正确选项为a b 答案ab 一列简谐横波某时刻的波形如图1 2 12甲所示 从该时刻开始计时 波上a质点的振动图象如图1 2 12乙所示 则 变式3 图1 2 12 a 这列波沿x轴正向传播b 这列波的波速是25m sc 从该时刻起经0 4s a质点通过的路程是16md 从该时刻起 质点p将比质点q后回到平衡位置 答案b 如图1 2 13为某一报告厅主席台的平面图 ab是讲台 s1 s2是与讲台上话筒等高的喇叭 它们之间的相互位置和尺寸如图1 2 13所示 报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫 为了避免啸叫 话筒最好摆放在讲台上适当的位置 在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消 已知空气中声速为340m s 若报告人声音的频率为136hz 问讲台上这样的位置有多少个 考点四波特有的现象 典例4 图1 2 13 答案4个 关于甲 乙 丙 丁四幅图象 下面说法正确的是 a 甲图条纹平行等距 是双缝干涉的图样b 乙图条纹间距不等 是单缝衍射的图样c 丙图是肥皂膜在阳光下产生的彩色条纹 属于薄膜干涉d 丁图的正中央是亮的 一定是光透过小孔之后产生的单孔衍射图样解析丁图是