机械波章末整合

1、机械波章末整合 机械波章末整合 基础导学 一、机械波 1形成和产生条件 (1) 机械振动在介质中的传播，叫机械波. 简谐运动在介质中的传播叫简谐波. 形成：介质可以看成是由大量质点构成，相邻质点间有相互作用力，当 介质中的某一点发生振动时，就会带动它周围的质点振动起来，形成机械波. (3 )产生的条件：有波源，有介质. 2. 波的分类 (1) 横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，凸起部分叫波峰， 凹陷部分叫波谷. (2) 纵波：质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上，质点分布密的叫 密部，质点分布疏的叫疏部. 二、波长、频率和波速 1. 波长 (1)定义：在波的传播方向上，两个相

2、邻的在振动过程中对平衡位置的位移总 相等的质点之间的距离叫做波长. (2)理解：在横波中，两个相邻的波峰(或波谷)间的距离等于波长；在纵波 中，两个相邻的密部(或疏部)间的距离等于波长. 波的传播实质就是波形的平移，波形在一个周期内向前平移的距离等于一 个波长. 2. 频率 波源的振动频率即波的频率，因为介质各质点做受迫振动，其振动是由波源 的振动引起的，故各个质点的振动频率都等于波源的振动频率， 不随介质的不 同而变化.当波从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变. 共13页第1页 机械波章末整合 3波速 单位时间内某一波的波峰(或波谷)向前移动的距离，叫波速. 波速由介质决定同类波在同一种

3、均匀介质中，波速是一个定值. 即 v=XX = #=入 f. 式中v为波的传播速率，即单位时间内振动在介质中传播的距离；T为振源 的振动周期，常说成波的周期. 三、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平衡位置； 用纵坐标表 示某一时刻，各质点偏离平衡位置的位移，连接各位移矢量的末端，得出的曲 线即为波的图象，简谐波的图象是正弦(或余弦)曲线. 2 物理意义：某一时刻介质中各质点相对平衡位置的位移. 四、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. (2)现象：两列波相遇时，某些区域振动总是加强，某些区域振动总是减弱， 且加强区和减

4、弱区互相间隔. (3) 对两个完全相同的波源产生的干涉来说，凡到两波源的路程差为一个波长 整数倍时，振动加强；凡到两波源的路程差为半个波长的奇数倍时， 振动减弱. 2. 波的衍射 (1) 产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔(缝)的尺寸跟波长差不多，或者比 波长更小. (2) 现象：波绕过障碍物继续传播. 3. 多普勒效应 (1)由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到的波的频率发生变 化的现象叫多普勒效应. （2）注意：波源的频率不变，只是观察者接收到的波的频率发生变化.如果 二者相互接近，观察者接收到的频率变大；如果二者相互远离，观察者接收到 的频率变小. 自我诊断 1. 如图所示，S

5、i、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 入iv入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（） 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 2. 如图所示，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 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

6、在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低 3. 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 图乩图b 共13页第14页 4一列简谐横波沿直线由A向B传播，A、B相距0.45 m,图1 2-4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 、丿亠 上乙、丿亠、一（- 人t=r0.5 s）时的波形.能正确反映t3= 7.5 s时波形的是（） 题型2、波的图象与振动图象的综合应用 【例2】

7、如图甲为一列简谐横波在t二0.10 s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=4 m处的质点，图乙为质点Q的振动图 象，则（） A. t = 0.15 s时，质点Q的加速度 达到正向最大 B. t = 0.15 s时，质点P的运动方 向沿y轴负方向 C从t = 0.10 s到t = 0.25 s，该波沿x轴正方向传播了 6 m D. 从t = 0.10 s到t = 0.25 s，质点P通过的路程为30 cm 解析：A选项，由乙图象看出，t = 0.15 s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

8、值；B选项中，由乙图象看出，简谐运动的周期为T= 0.20 s，t =0.10 s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 = 0.10 s的波形，所以t = 0.15 s时， 经历了 0.05 s二T的时间，图甲的波形向x轴负方向平移了 土二2 m的距离, 如图所示，因波向x轴负方向传播，则此时P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 = 0.10 s时刻质点P不处于平衡位置，故从 t = 0.10 s到t = 0.25 s 质点P通过的路程不为 30 cm. 发散2、一列横波沿x轴正向传播，a、b、c、d为介质中沿波

9、传播方向上四个 D.d处质点的振动图象 质点的平衡位置.某时刻的波形如图 3 所示，此后，若经过4周期开始计时, 则图描述的是() Aa处质点的振动图象 B.b处质点的振动图象 C c处质点的振动图象 【例3】如图表示两个相干波源 Si、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇. 图 题型3、波的特有现象 中实线表示波峰，虚线表示波谷，c和f 分别为ae和bd的中点，则: (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 . 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. 解析：(1)a、e两点分别是波谷

10、与波谷、波峰与波峰相交的点，故此两点为振 动加强点；c处在a、e连线上，且从运动的角度分析 a点的振动形式恰沿该 线传播，故c点是振动加强点，同理b、d是减弱点，f也是减弱点. (2)因为S、S2振幅相同，振动最强区的振幅为 2A,最弱区的振幅为零，该时 刻a、e的中点c正处在平衡位置，所以位移为零的是 b、c、d、f. 图中对应时刻a处在两波谷的交点上，即此刻 a在 波谷，同理e在波峰，故a、e中点c在平衡位置，所以“ 所对应的波形如图. 机械波章末整合 则fi、f2与f的关系为 B点的振动图象如图甲所示; 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 答案：（1）

11、a、c、e b、d、f （2）b、c、d、f （3）见解析图 发散3、（1）如图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A 处的人感受到的声波的频率为fi，车右侧B处的人感受到的声波的频率为f2. 如图1 2- 15所示，横波1沿BP方向传播, 横波2沿CP方向传播，C点的振动图象如图乙所示.P与B相距40 cm，P与 C相距50 cm,波速都为20 cm/s.两横波振动方向相同，两横波在 P处相遇, P点振幅为cm. 随堂专项演练 1. 一列沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图所示.P为介质中的 化情况是（） A. v变小，a变大B. v变小，a变小 C . v变大，a变大

12、D. v变大，a变小 2. 一列简谐波在两时刻的波形如图中实线和虚 线所示，由图可确定这列波的（） A .周期B波速 C .波长D.频率 3. 如图所示，处在0点的波源形成简谐横波沿+ x方向传播，该波经2 s恰传 至Q点，则这列波的传播速度和质点 P开始运动的方向应是（） -10 A . 5.5 m/s,沿+ y 方向 共13页第10页 B. 5.5 m/s,沿一y 方向 C 6.0 m/s,沿+ y 方向 D. 7.0 m/s,沿y 方向 4. 如图所示是一列沿 x轴正方向传播的简谐横波在t = 0时刻的波形图，已知波的传播速 度v = 2 m/s.试回答下列问题： (1) 写出x = 1

13、.0 m处质点的振动函数表达式； 5. 一根弹性绳沿 x轴方向放置，左端在原点 期为1s的简谐运动，于是在绳上形成一列简 谐波如图所示.求： (1)若从波传到平衡位置在 x = 1 m处的M质点 时开始计时，那么经过的时间 t等于多少时， 平衡位置在x= 4.5 m处的N质点恰好第一次 O,用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周 (2) 求出x = 2.5 m处质点在 04.5 s内通过的路程及 t =4.5 s时该质点的位移. 沿y轴正向通过平衡位置？ 从绳的左端点开始做简谐运动起，当它通过的总路程为88 cm时，N质点振动通过的 1.0 X 105 Hz，某时 总路程是多少？ 6渔船常利用超声

14、波来探测远处鱼群的方位已知某超声波频率为 刻该超声波在水中传播的波动图象如图所示. (1) 从该时刻开始计时，画出x = 7.5 X 103 m处质点做简谐运动 的振动图象(至少一个周期). (2) 现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4 s， 求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动). 2 cm，波速为2 m/s，在波的 7如图所示，一列沿 x轴正方向传播的简谐横波，振幅为 共13页第11页 Qr4 m 机械波章末整合 传播方向上两质点 a、b的平衡位置相距 0.4 m（小于一个波长），当质点a在波峰位置时, 质点 b在x轴下方与x轴相距 1 cm的位置，则（） A . 此波的周期可能为 0.6 s B . 此波的周期可能为 1.2 s C . 从此时刻起经过 0.5 s , b点可能在波谷位置 D . 从此时刻起经过 0.5 s , b点可能在波峰位置 该波的传播方向为 （填“向左”或“向右”）; 图中Q点（坐标为x = 2.25 m处的点）的振动方程为：y=cm. 10. （1）如左图所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t = 0.2 s时刻的波形图，右图是这 列波中某质点的振动图象，由图可知，这列简谐波的波速大小为m/s ;质点