（安徽适用）高考物理一轮复习要点提示 第11讲 机械波课件.ppt

一 机械波1 产生条件 1 2 2 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受迫运动 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 3 各质点开始振动 即起振 的方向均 4 一个周期内 质点完成一次全振动 通过的路程为 位移为 波源 介质 形式 能量 迁移 波源 相同 4a 0 3 机械波的分类 1 横波 质点的振动方向与波的传播方向的波 有 凸起的最高处 和 凹下的最低处 2 纵波 质点的振动方向与波的传播方向在的波 有和 4 波长 波速 频率及其关系 1 波长在波动中 对平衡位置的总是相等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 周期和频率由决定 各个质点的振动周期 或频率 等于的振动周期或频率 4 波长 波速和频率的关系 公式关系 v 适用条件 对机械波 电磁波均适用 垂直 波峰 波谷 同一条直线上 密部 疏部 位移 介质 波源 波源 f 1 由于质点间的弹力作用 先振动的质点要对相邻的后振动的质点做正功 后者对前者做负功 因而离波源近的质点把机械能传递给离波源远的质点 2 横波是固体的形状发生了变化而产生弹力作用所致 横波只能通过固体传播 物体的各部分由于经常受到压缩和拉长 固体内固然要产生弹力 液体和气体也要产生弹力 所以纵波在这三种状态的介质中都能传播 二 波的图象1 坐标轴 取各质点平衡位置的连线作为x轴 表示质点分布顺序 取过波源质点的振动方向作为y轴 表示质点的 2 意义 在波的传播方向上 介质中质点在某一时刻相对各自的位移 3 形状 位移 平衡位置 正弦 或余弦 曲线 1 如图所示 图甲为一列简谐横波在t 20s时的波形图 图乙是这列波中p点的振动图象 那么该波的传播速度和传播方向是 a v 25cm s 向左传播b v 50cm s 向左传播c v 25cm s 向右传播d v 50cm s 向右传播解析 由p点的振动图线判断出在t 20s时p点在平衡位置且向上振动 再由波形图判断出波是向左传播的 由题图判断出t 2s 100cm 则v t 50cm s 故选项b是正确的 答案 b 2 甲 乙两列同类机械横波在同一种介质中传播 其图象如图所示 以下说法中正确的是 a 甲波的传播速度比乙波大b 甲波的传播速度比乙波小c 甲波的频率比乙波小d 甲波的频率比乙波大解析 同一类机械波在同一介质中传播 波速相等 与波长及波的频率无关 故a b均错 从图象可读出 甲的波长小于乙的波长 即 甲 乙 而甲 乙两列波波速相等 据v f知f甲 f乙 所以d对c错 答案 d 3 2010年高考上海单科 一列简谐横波以1m s的速率沿绳子由a向b传播 质点a b间的水平距离x 3m 如图甲所示 若t 0时 质点a刚从平衡位置开始向上振动 其振动图像如图乙所示 则b点的振动图象为下面四个图中的 答案 b 4 2012年六安模拟 如图所示为一列简谐横波的图象 波速为0 2m s 以下结论正确的是 a 振源振动的频率为0 4hzb 若质点a比质点b先回到平衡位置 则波沿x轴正方向传播c 图示时刻质点a b c所受回复力大小之比为2 1 3d 经过0 5s质点a b c通过的路程为75cm 答案 c 对波长 波速及频率概念的理解 1 对波长的理解 1 在波的传播方向上 两个相邻的振动步调总是相同的质点间的距离 2 质点振动一个周期 波传播的距离 3 在横波中两个相邻的波峰 或两个相邻的波谷 之间的距离 在纵波中两个相邻的密部 或两个相邻的疏部 之间的距离 2 对波速的理解 1 波在均匀介质中匀速传播 波速就是指波在介质中的传播速度 2 波速的大小完全由介质决定 与波的频率无关 3 在同种介质中 纵波和横波的传播速度是不同的 例1 2012年合肥模拟 下列关于简谐运动和简谐机械波的说法正确的是 a 弹簧振子的周期与振幅有关b 横波在介质中的传播速度由波源决定c 在波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度d 单位时间内经过媒质中一点的完全波的个数就是这列简谐波的频率 思路点拨 自主解答 弹簧振子的周期由振子质量和弹簧的劲度系数决定 与振幅无关 a项错误 波的传播速度由介质决定 与波源无关 b项错误 质点的振动速度与波速无关 c项错误 波传播时每振动一次向前传播一个完整的波形 d项正确 答案 d 1 下列关于简谐运动和简谐波的说法 正确的是 a 媒质中质点振动的周期不一定和相应的波的周期相等b 媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等c 波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致d 横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍解析 波传播过程中每个质点都在前面质点的驱动力作用下做受迫振动 a错误 波速是波在介质中传播的速度 在同种均匀介质中波速是个常量 质点振动速度随质点振动所处位置不断变化 b c错误 波峰 波谷分别是平衡位置上方 下方最大位移处 而振幅是振动中偏离平衡位置的最大距离 d正确 答案 d 对波动图象的理解和应用 1 振动图象与波动图象的比较 2 横波的传播方向与质点的振动方向的互判方法 1 上下坡法沿着波的传播速度方向看 上波 的质点向下振动 下坡 的点向上振动 简称 上坡下 下坡上 如图所示 2 同侧法在波的图象上的某一点 沿y轴方向画出一个箭头表示质点振动方向 并设想在同一点沿x轴方向画个箭头表示波的传播方向 那么 这两个箭头总是在曲线的同侧 如图所示 例2 2012年巢湖模拟 一列简揩横波 某时刻的图象如图甲所示 从该时刻开始计时 质点a的振动图象如图乙所示 则 a 波沿x轴正方向传播b 波速是20m sc 经过 t 0 4s 质点a通过的路程是4md 质点p比质点q先回到平衡位置 思路点拨 由质点a的振动图象确定该时刻质点a的振动方向 从而确实该波的传播方向 从波动图象中读出波长 再从振动图象中读出周期 即可算出波速 答案 c 2 2012年池州模拟 一列简谐横波在某一时刻的波形图如图甲所示 图中p q两质点的横坐标分别为x 1 5m和x 4 5m p点的振动图象如图乙所示 在下图所示的四幅图中 q点的振动图象可能是 答案 c 波的多解问题 1 传播方向不确定出现多解波总是由波源出发 并由近及远地向前传播 波在介质中传播时 介质中的各个质点的振动情况可以根据波的传播方向确定 反之亦然 但是 如果题中的已知条件不能确定波的传播方向或者不能确定质点的振动方向 则需要分情况进行讨论 此时就会出现多解现象 2 两质点间位置关系不确定出现多解在波的传播方向上 如果两个质点间的距离不确定或相位之间关系不确定 就会形成多解 若不能联想到所有可能的情况 就会出现漏解 做这类题时 应根据题意在两质点间先画出最短的波形图 然后再分别分析 3 传播距离与波长关系不确定出现多解在波的传播方向上 相隔一个波长的质点振动的步调是完全相同的 但如果题目中没有给定波的传播距离 x与波长 之间的大小关系 就会出现多解现象 4 间隔时间与周期关系不确定出现多解在波向前传播的过程中 质点在各自平衡位置附近做简谐运动 由于简谐运动具有周期性而出现多解 即 若某一时刻t各振动质点形成一波形 经过时间 t nt n 0 1 2 各振动质点将回到原来状态 则t t t nt时刻的波形与t时刻的波形重合 5 波的对称性出现多解波源的振动 要带动它左 右相邻各质点的振动 波向左 右两方向传播 对称性是指波在介质中向左 右同时传播时 关于波源对称的左 右两质点振动情况完全相同 在处理这类问题时 要始终抓住质点周期性运动及其与波的传播之间的联系 并要灵活地用周期数来表示波的传播时间 用波长个数来表示波的传播距离 才便于分析 表达和解决问题 在研究波动多解问题时 常用 平移法 来分析多解性 平移图象时要注意 去整留零 的办法 即当 x n x时 可采取去整n 留零x的方法 只需平移x即可 例3 如图所示 a b是一列横波上的两个质点 它们在x轴上的距离s 30m 波沿x轴正方向传播 当a振动到最高点时b恰好经过平衡位置 经过3s 波传播了30m 并且a经过平衡位置 b恰好到达最高点 则下列说法不正确的是 a 这列波的速度一定是10m sb 这列波的周期一定是3sc 这列波的波长可能是24md 这列波的频率可能是1 25hz 答案 b 3 一列简谐横波沿直线传播 该直线上的a b两点相距4 42m 下图中实 虚两条曲线分别表示平衡位置在a b两点处质点的振动曲线 从图示可知 a 此列波的频率一定是1hzb 此列波的波长一定是0 1mc 此列波的传播速度可能是34m sd a点一定比b点距波源近 答案 c 1 2011年高考北京理综 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 机械波在传播过程中 振动质点并不随波迁移 只是在各自的平衡位置附近做简谐运动 选项a c错误 机械波可能是横波 也可能是纵波 故振动质点的振动方向不一定垂直于波的传播方向 选项b错误 振动质点的振动是由波源的振动引起的是受迫振动 故质点的振动频率等于波源的振动频率 选项d正确 答案 d 2 2012年合肥模拟 一简谐横波沿x轴方向传播 已知t 0 1s时的波形如图甲所示 图乙是x 4m处的质点的振动图象 则下列说法不正确的是 a 简谐横波是沿x轴负方向传播b 简谐横波的波速为10m sc 在t 0 5s时 x 2m处的质点到达平衡位置 沿y轴负方向运动d 经过0 4s x 2m处的质点经过的路程为20m解析 t 0 1s时x 4m处的质点的振动方向沿y轴正方向 所以简谐横波是沿x轴负方向传播 a项正确 根据图象可知波长 4m 周期t 0 4s 所以波速为10m s b项正确 在t 0 1s时 x 2m处的质点在平衡位置 沿y轴负方向运动 所以再过一个周期又回到原位置 c项正确 经过0 4s x 2m处的质点经过的路程为4a 20cm d项错误 答案 d 3 2011年高考四川理综 如图为一列沿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 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 解析 由波沿x轴负方向传播知 当q点在t 0时的振动状态传到p点时 波形如图中虚线所示 所以此时1cm x 2cm范围内的质点正在向y轴正方向运动 因此选项a错误 q