重庆市万州分水中学高考物理一轮复习指导课件：第12章 第2讲 机械波.ppt

第十二章机械振动机械波 第二讲机械波 知识点一机械波1 机械波的产生条件 1 振源 2 2 机械波的分类 机械波可分为和纵波两种 前者质点振动方向和波的传播方向 后者质点振动方向和波的传播方向在同一直线上 介质 横波 垂直 f 振动 迁移 振动形式 波源 介质 4 机械波的反射 折射 衍射 干涉一切波都能发生反射 折射 衍射 干涉 其中衍射 干涉是波特有的性质 1 衍射 波绕过障碍物继续传播的现象 能够发生明显的衍射现象的条件是 障碍物 或小孔 的尺寸比波长或相差不多 2 干涉 产生干涉的必要条件是 两列波的频率 在稳定的干涉区域内 振动加强点始终 振动减弱点始终 小 相同 加强 减弱 波峰和波峰叠加得到振动点 波谷和波谷叠加也得到振动点 波峰和波谷叠加得到振动点 5 多普勒效应 波源运动时 观察者观察到的频率高于或低于波的实际频率的现象 加强 加强 减弱 相对观察者 1 机械波的特点 1 介质依存性 机械波离不开介质 真空中不能传播机械波 2 能量信息性 机械波传播的是振动的形式 因此机械波可以传递能量和信息 3 传播不移性 在波的传播方向上 各质点只在各自的平衡位置附近振动 并不随波定向迁移 Zxxk 4 时空重复性 时间上的重复性 周期 空间上的重复性 波长 5 周期 频率同源性 介质 包括在不同介质 中各质点的振动周期和频率都等于振源的振动周期和频率 而且在传播过程中保持稳定 6 起振同向性 各质点开始振动的方向与振源开始振动的方向相同 2 振动与波动的区别与联系 1 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 只有符合干涉条件的两列波相遇时才能产生干涉现象 3 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 1 下列关于纵波与横波的说法中 正确的是 A 振源上下振动形成的波是横波B 振源上下振动形成的波是纵波C 波沿水平方向传播 质点上下振动 这类波是横波D 质点沿水平方向振动 波沿水平方向传播 这类波是纵波 解析 横波与纵波是按波的传播方向和质点的振动方向的关系来分类的 横波中的质点的振动方向跟波的传播方向垂直 纵波中的质点振动方向与波的传播方向平行 故A B D均错误 Zxxk答案 C 2 关于振动和波的关系 下列说法正确的是 A 振动是波的成因 波是振动的传播B 振动是单个质点呈现的运动现象 波是许多质点联合起来呈现的运动现象C 波的传播速度就是质点振动的速度D 波源停止振动时 波立即停止传播 解析 机械波的产生条件是有波源和介质 由于介质中的质点依次带动由近及远传播而形成波 所以选项A和B正确 波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度 在均匀介质中其速度大小不变 而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化 选项C错误 波源一旦将振动传给了介质 振动就会在介质中向远处传播 当波源停止振动时 介质仍然继续传播波源振动的运动形式 不会随波源停止振动而停止传播 即波不会停止传播 选项D错误 答案 AB 3 如图所示为观察水面波衍射的实验装置 AC和BD是两块挡板 AB是一个孔 O是波源 图中已画出波源所在区域波的传播情况 每两条相邻波纹 图中曲线 之间的距离表示一个波长 则关于波经过孔之后的传播情况 下列描述不正确的是 A 此时能明显地观察到波的衍射现象B 挡板前后波纹间距离相等C 如果将孔AB扩大 有可能观察不到明显的衍射现象D 如果孔的大小不变 波源频率增大 能更明显地观察到衍射现象 答案 D 4 两个振动情况完全一样的波源S1 S2相距6m 它们在空间产生的干涉图样如图所示 图中实线表示振动加强的区域 虚线表示振动减弱的区域 下列说法正确的是 A 两波源的振动频率一定不相同B 虚线一定是波谷与波谷相遇处C 两列波的波长都为2mD 两列波的波长都为1m 答案 C 知识点二波的图象1 图象在平面直角坐标系中 用横坐标表示介质中各质点的 用纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的 连接各位移矢量的末端 得出的曲线即为波的图象 简谐波的图象是 或余弦 曲线 2 物理意义 某一时刻介质中相对平衡位置的位移 平衡位置 位移 正弦 各质点 1 两种图象的比较 2 质点振动方向与波传播方向关系的判断方法 1 带动法 由波的形成传播原理可知 后振动的质点总是重复先振动质点的运动 且波总是由前面先振动的点向后面振动的点传播的 即前带动后 2 微平移法 所谓微平移法 将波形曲线沿波的传播方向做微小平移 如图1所示的P Q 点 移动后它比原来的位置高 低 了 说明经过极短的一段时间它向上 下 运动了 这种方法叫微平移法 这种方法可以由波的传播方向判断某质点的振动方向 也可以由振动方向判断波的传播方向 3 上下坡法 如图2所示 沿波的传播方向看去 上坡 处的质点向下振动 下坡 处的质点向上振动 简称 上坡下 下坡上 4 同侧法 在波的图上的某一点 沿竖直方向画出一个箭头表示质点的振动方向 并在同一点沿水平方向画个箭头表示波的传播方向 那么这两个箭头总在曲线的同侧 如图3所示 1 波的图象表示波中各质点在某时刻的位移 振动图象表示某质点位移随时间的变化规律 2 区分波的图象和振动图象关键是看横轴表示位移x还是时间t 如果是位移x则为波的图象 如果是时间t则为振动图象 5 如图所示为一列横波在某时刻的波形 已知f质点在此时的运动方向向下 那么下列说法正确的是 A 波向左传播B 质点c比b先回到平衡位置C 质点c和f的振幅相同D 质点c在此时刻的加速度为零 解析 由波的传播特点知 当f质点向下运动时 波由右向左传播 质点c已到达最大位移处 之后c将移向平衡位置 而质点b却正向最大位置处移动 因此质点c比b先回到平衡位置 尽管此时c f的位置不同 但它们的振幅是相同的 质点c此时处在最大位移处 加速度最大 答案 ABC 一列简谐横波沿x轴正方向传播 图甲是波传播到x 5m的M点时的波形图 图乙是质点N x 3m 从此时刻开始计时的振动图象 Q是位于x 10m处的质点 则 1 Q点开始振动时 振动方向如何 2 经过多长时间 Q点第一次到达波峰 答案 1 振动方向向下 2 8s 掌握波传播的特点是解题的关键 介质中每个质点的起振方向都与波源的起振方向相同 波形随时间的变化而变化 由振动图象可以判断出周期 由波的图象可以得出波长 变式训练 1 2012 福建高考 一列简谐波沿x轴传播 t 0时刻的波形如图甲所示 此时质点P正沿y轴负方向运动 其振动图象如图乙所示 则该波的传播方向和波速分别是 A 沿x轴负方向 60m sB 沿x轴正方向 60m sC 沿x轴负方向 30m sD 沿x轴正方向 30m s解析 由波的图象和P点的振动图象可知 该波的传播方向为沿x轴负方向 该波波长为 24m 周期T 0 4s 波速v T 60m s 选项A正确 答案 A 如图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 求 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 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 造成波动问题多解的主要因素1 周期性 1 时间周期性 时间间隔 t与周期T的关系不明确 2 空间周期性 波传播距离 x与波长 的关系不明确 2 双向性 1 传播方向双向性 波的传播方向不确定 2 振动方向双向性 质点振动方向不确定 如 质点达到最大位移处 则有正向和负向最大位移两种可能 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 的两种可能 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 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 如知道时间关系 则加nT 如知道空间关系 则加n 3 波形的隐含性形成多值解在波动问题中 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 变式训练 2 如图所示 一列简谐横波沿x轴正方向传播 实线表示t 0时刻的波形 虚线表示t 0 7s时刻的波形 则这列波的 A 波长为4mB 周期可能为0 4sC 频率可能为0 25HzD 传播速度可能约为5 7m s 答案 AB 如图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 答案 4个 加强点和减弱点的判断方法1 图象法 在某时刻的波形图上 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 这就是干涉图样