物理学案（新教材粤教版）第八章第2讲机械波

第2讲机械波目标要求1.知道机械波的形成条件及特点.2.掌握波速、波长和频率的关系，会分析波的图像.3.知道波的干涉、衍射和多普勒效应，掌握干涉、衍射的条件．考点一机械波与波的图像1．机械波(1)机械波的形成条件①有发生机械振动的________．②有传播________，如空气、水等．(2)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________．②波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向________．③介质中每个质点都做________振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期________．④波源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离．2．波的图像(1)坐标轴：横轴表示各质点的______________，纵轴表示该时刻各质点的________．(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开________________的位移．(3)图像(如图)3．波长、波速、频率及其关系(1)波长λ：在波的传播方向上，振动相位总是________的两个相邻质点间的距离．(2)波速v：波在介质中的传播速度，由______本身的性质决定．(3)频率f：由波源决定，等于波源的______________________________________________．(4)波长、波速和频率(周期)的关系：v＝eq\f(λ,T)＝________.1．在机械波传播过程中，介质中的质点沿着波的传播方向移动．()2．通过波的图像可以找出任一质点在任意时刻的位移．()3．机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同．()4．机械波在一个周期内传播的距离是振幅的4倍．()5．波速表示介质中质点振动的快慢．()1．波的周期性(1)质点振动nT(n＝1,2,3，…)时，波形不变．(2)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为nλ(n＝1,2,3，…)时，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2,3，…)时，它们的振动步调总相反．2．波的传播方向与质点振动方向的互判“上下坡”法沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动“同侧”法波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧“微平移”法将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断质点振动方向考向1波的形成及传播例1(2022·北京卷·6)在如图所示的xOy坐标系中，一条弹性绳沿x轴放置，图中小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为a.t＝0时，x＝0处的质点P0开始沿y轴做周期为T、振幅为A的简谐运动．t＝eq\f(3,4)T时的波形如图所示．下列说法正确的是()A．t＝0时，质点P0沿y轴负方向运动B．t＝eq\f(3,4)T时，质点P4的速度最大C．t＝eq\f(3,4)T时，质点P3和P5相位相同D．该列绳波的波速为eq\f(8a,T)听课记录：______________________________________________________________________________________________________________________________________例2如图所示x轴上，波源在原点O处，Oa＝3m，Ob＝4m，Oc＝6m．t＝0时，波源从平衡位置开始竖直向上振动，形成分别沿x轴向正方向和负方向传播的简谐横波，t＝6s时，质点a第一次到达最高点，同时质点c刚好开始振动．下列说法正确的是()A．该波的周期为12sB．该波的波速为m/sC．t＝6s时质点b正在向下运动D．若波源停止振动，则a、b、c三质点将同时停止振动听课记录：__________________________________________________________________考向2波的图像例3一列简谐横波沿x轴正方向传播，其波速为10m/s，t＝0时刻的波形如图所示．下列说法正确的是()A．0～s时间内，质点P运动的路程为18cmB．t＝s时刻，质点P相对平衡位置的位移是6cmC．t＝s时刻，质点Q加速度最大D．t＝s时刻，质点M沿y轴负方向运动听课记录：________________________________________________________________考点二振动图像与波的图像的综合应用振动图像和波的图像的比较比较项目振动图像波的图像研究对象一个质点波传播方向上的所有质点研究内容某质点位移随时间的变化规律某时刻所有质点在空间分布的规律图像横坐标表示时间表示各质点的平衡位置物理意义某质点在各时刻的位移某时刻各质点的位移振动方向的判断(看下一时刻的位移)(上下坡法)Δt后的图形随时间推移，图像延伸，但已有形状不变随时间推移，图像沿波的传播方向平移，原有波形做周期性变化联系(1)纵坐标均表示质点的位移(2)纵坐标的最大值均表示振幅(3)波在传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动例4如图所示，图甲是t＝5s时刻一简谐横波沿x轴正方向传播的波形图，图乙为这列波上某质点的振动图像，则()A．该列波的波速为4m/sB．图乙可能是质点b的振动图像C．质点c的振动方程为y＝6sin(eq\f(πt,2)＋π)cmD．t＝10s时，a点的振动方向向上听课记录：______________________________________________________________________________________________________________________________________例5(2023·广东茂名市模拟)一列简谐横波沿x轴传播，t＝s时刻介质中P、Q两质点离开平衡位置的位移均为5cm，P、Q两点相距8m，如图甲所示，图乙为质点P的振动图像．则质点P的振动方程为__________________；简谐横波的传播方向为____________________(填“沿x轴正方向传播”或“沿x轴负方向传播”)；简谐横波的波长为________m.考点三波传播的周期性与多解性问题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Δt与周期T的关系不明确．②空间周期性：波传播距离Δx与波长λ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．例6(多选)(2023·广东深圳市光明区模拟)一列沿x轴负方向传播的机械波，其图像如图所示，实线是t＝0时刻的波形，此时质点P位于平衡位置．虚线是t＝s时刻的波形，此时质点P位于波峰位置．下列说法正确的是()A．t＝0时刻，质点P向y轴正方向运动B．该波的波长为4mC．该波的波速可能为5m/sD．0～s时间内，质点P运动的路程可能为m听课记录：________________________________________________________________例7如图，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＝s时刻的波形．(1)写出这列波的波速表达式；(2)若波速大小为74m/s，波的传播方向如何？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________考点四波的干涉、衍射多普勒效应1．波的叠加在波的叠加中，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和．2．波的干涉现象中加强点、减弱点的判断方法(1)公式法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Δr.①当两波源振动步调一致时．若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动________；若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，则振动_________________________________________．②当两波源振动步调相反时．若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，则振动____________；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动_______________________________________________．(2)图像法在某时刻波的干涉的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点，一定是________点，而波峰与波谷的交点一定是________点，各加强点或减弱点各自连接形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，加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间．3．多普勒效应的成因分析(1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数．(2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率________，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率________．1．两列波在介质中相遇，一定产生干涉现象．()2．两列波发生干涉时，加强区的质点振幅变大，质点一直处于位移最大处．()3．一切波都能发生衍射现象．()4．发生多普勒效应时，波源的真实频率没有发生变化．()例8甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，甲波沿x轴正方向传播，乙波沿x轴负方向传播，t＝0时刻两列波恰好在坐标原点相遇，波形图如图所示，已知甲波的频率为4Hz，则()A．两列波的传播速度均为4m/sB．两列波叠加后，x＝0处的质点振动减弱C．两列波叠加后，x＝m处的质点振幅为30cmD．两列波叠加后，介质中振动加强和减弱区域的位置不变听课记录：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例9(多选)两列频率相同、振幅分别为5cm和7cm的横波发生干涉时，某一时刻的图样如图所示，实线表示波峰，虚线表示波谷，下列关于K、M、N三点的说法正确的是()A．质点K为振动减弱的点B．经过一