安徽省高三物理一轮 11.2机械波课件.ppt

第二讲机械波 一 机械波1 机械波的产生条件及其特点 1 产生条件 2 特点 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 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 各质点开始振动 即起振 的方向均 2 机械波的分类 1 横波 质点振动方向与波的传播方向 的波 有 凸部 和 凹部 2 纵波 质点振动方向与波的传播方向在 的波 有 和 3 波长 波速 频率及其关系 1 波长在波的传播方向上 相对平衡位置的 总是相等的两个相邻的质点间的距离 用 表示 2 波速波在介质中的传播速度 由 本身的性质决定 位移 介质 3 频率由 决定 等于 的振动频率 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 波源 波源 f 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 取过波源质点的振动方向作为y轴 表示质点 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 三 波的叠加及波特有的现象1 波的叠加 1 波的独立传播原理 两列波相遇前 相遇过程中和相遇后 各自的 不发生任何变化 2 叠加原理 在两列波重叠的区域里 任何一个质点都同时参与两列波引起的振动 其振动的位移为两列波单独存在引起的位移的 2 波特有的现象 1 波的干涉 产生稳定干涉的条件 频率相同的两列同性质的波相遇 现象 两列波相遇时 某些区域振动总是 某些区域振动总是 且加强区和减弱区互相间隔 2 波的衍射 产生明显衍射现象的条件 障碍物或孔 缝 的尺寸跟波长 或者比波长 现象 波绕过障碍物继续传播 衍射始终存在 只是有的衍射明显 有的衍射不明显 3 多普勒效应 定义 由于波源和观察者有相对运动 使观察者感到 发生变化的现象 实质 的频率没有变化 观察者接收到的频率发生变化 四 声波1 声波是纵波2 声波的分类 1 可闻声波 频率范围在 的声波 2 超声波 频率高于 hz的声波 可用于工程质量检测及疾病的诊断 3 次声波 频率低于 hz的声波 3 人耳能够把回声与原声区别开来的最小时间间隔为 s 一 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相同的质点平衡位置间的距离 2 质点振动一个周期 波传播的距离 3 在简谐横波中 两个相邻的波峰 或波谷 之间的距离 4 在简谐纵波中 两个相邻的密部或疏部中央之间的距离 5 在简谐横波波形图线中 一个完整的正弦曲线在横轴所截取的距离 6 波长反映了机械波在传播过程中的空间周期性 波在传播过程中波长 波速 频率的决定关系 频率 f 由振源决定 与介质无关且稳定不变 波速 v 由介质决定 波长 由介质和振源频率共同决定 二 振动图象和波的图象的比较 1 下列关于波长的说法中 正确的是 在一个周期内振动在介质中传播的距离等于波长 在一个周期内介质的质点所走过的路程等于波长 波长等于在波的传播方向上两相邻的对平衡位置的位移始终相同的质点间的距离 波长等于横波中峰与峰 或谷与谷 间的距离a b c d 解析 波长等于一个周期波向外传播的距离 等于相邻的两波峰 或波谷 间的距离 也等于两相邻的振动步调完全一致的质点间的距离 波向外传播过程中 质点并不随波迁移 由此可知选项c正确 答案 c 答案 d 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 4 关于次声波和超声波 以下说法中不正确的是 a 频率低于20hz的声波为次声波 频率高于20000hz的声波为超声波b 次声波的波长比可闻声波长 超声波的波长比可闻声波短c 次声波的频率太低 即使是强次声波对人体也无伤害d 在同一种均匀介质中 在相同的温度条件下 次声波 可闻声波和超声波的波速均相等 答案 c 答案 1 d 2 a 3 b三 波的传播方向与质点振动方向的互判 6 利用发波水槽得到的水面波形如图a 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 故d项正确 答案 d 答案 a 答案 d 对波动图象的理解及应用 一列简谐横波沿x轴正方向传播 t时刻波形图如图中的实线所示 此时波刚好传到p点 t 0 7s时刻的波形如图中的虚线所示 a b c p q是介质中的质点 则以下说法正确的是 a 这列波的波速可能为100m sb 质点c在这段时间内通过的路程一定小于30cmc t 0 7s时a点的振动方向为y轴负向d 如果t 0 4s 则当t 0 5s时刻 质点b p的位移相同 答案 a 答案 90cm 5cm a 当a质点处在波峰时 b质点恰在波谷b t t 4时 a质点正在向y轴负方向运动c t 3t 4时 b质点正在向y轴负方向运动d 在某一时刻 a b两质点的位移和速度可能相同 答案 c 答案 a 波的图象与振动图象的综合 答案 b 解决两种图象结合问题的基本思路是 1 首先识别哪一个是波的图象 哪一个是振动图象 两者间的联系纽带是振幅 周期和频率 2 再从振动图象中找出波的图象中某时刻对应质点的振动方向 从而再确定波的传播方向 a 这列波沿x轴的正方向传播b 这列波的波速是2m sc a比b先回到平衡位置d a b两质点的振幅都是10cm 答案 b 波的特有现象 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 3 画出此时刻ace连线上 以a为原点的一列完整波形 标出ce两点 a 波向左传播 波速为10m sb 波向右传播 波速为5m sc 该波与一个频率为1 25hz的波可能发生干涉现象d 该波与一个频率为1 25hz的波不可能发生干涉现象 2 公路巡警开车在高速公路上以100km h的恒定速度巡查 在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波 如果该电磁波被那辆轿车反射回来时 巡警车接收到的电磁波频率比发出时低 巡警车接收到的电磁波频率比发出时高 以上两种情况说明了什么问题 2 如果警车接收到的电磁波频率比发出时低 由多普勒效应可知 警车与轿车在相互远离 又由于警车在后且车速恒定 所以轿车的速度大于100km h 如果警车接收到的电磁波频率比发出时高 由多普勒效应可知 警车与轿车在相互靠近 同理可知 轿车的速度小于100km h 答案 1 c 2 轿车的速度大于100km h 轿车的速度小于100km h 解析 绳上每一点的起振方向都相同 由图甲可知p点的起振方向向上 所以c选项正确 答案 c 答案 b a 图示时刻 质点b正在向平衡位置移动b 从图示时刻开始 经过0 01s质点a通过的路程为0 4mc 这列波的频率为50hzd 若该波传播中遇到宽约3m的障碍物 能发生明显的衍射现象答案 a 答案 b 答案 d a 波源开始振动的方向一定是向上b x 40m处的质点在t 0 5s时刻位于最大位移处c 接收器在t 1 0s时刻才接收到此波的信号d 若从t 0时刻起波源s沿x轴负向以10m s的速度匀速移动 则接收器接收到此波时的频率将变小 答案 d 答案 b 答案 d 9 1 同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播 某时刻的波形曲线如下图所示 以下说法正确的是 a 声波在水中波长较大 b是水中声波的波形曲线b 声波在空气中波长较大 b是空气中声波的波形曲线c 水中质点振动频率较高 a是水中声波的波形曲线d 空气中质点振动频率较高 a是空气中声波的波形曲线 解析 1 因声波的波速在水中较空气中快 而波的频率等于振源的振动频率 则声波在水和空气中传播的频率相同 再由v f知 声波在水中传播的波长长 答案 1 a 2 y 26 波的多解问题波动图象的多解涉及1 波的空间的周期性沿波的传播方向上 相距为波长整数倍的多个质点振动情况完全相同 2 波的时间的周期性在x轴上同一个给定的质点 在t nt时刻的振动情况与它在t时刻的振动情况 位移 速度 加速度等 相同 因此 在t时刻的波形 在t nt时刻会多次重复出现 这就是机械波的时间的周期性 波的时间的周期性 表明波在传播过程中 经过整数倍周期时 其波的图象相同 3 波的双向性4 介质中两质点间的距离与波长关系未定在波的传播方向上 如果两个质点间的距离不确定 就会形成多解 学生若不能联想到所有可能情况 易出现漏解 5 介质中质点的振动方向未定在波的传播过程中 质点振动方向与波的传播方向联系 若某一质点振动方向