物理第十二章 機械振動和機械波 31 機械波

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1、第第3131講機械波講機械波-3-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升波的形成和傳播1.機械波的形成和傳播(1)產生條件:有;有,如空氣、水、繩子等。(2)傳播特點:傳播、能量和信息;質點不;介質中各質點振動頻率、振幅、起振方向等都與相同。2.機械波的分類橫波和縱波。波源介質振動形式隨波遷移波源-4-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升3.描述機械波的物理量(1)波長:在波動中,振動相位總是的兩個相鄰質點間的距離。用“”表示。(2)頻率f:在波動中,介質中各質點的振動頻率都是相同的,都等于_的振動頻率。(3)波速v、波長和頻率f、周期T的關系是機械波的速度大小由決定,與

2、機械波的頻率無關。相同波源f 介質-5-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升4.波的圖象(1)波的圖象反映了在介質中的離開平衡位置的位移情況,圖象的橫軸表示各質點的位置,縱軸表示該時刻的位移,如圖所示。(2)圖象的應用:直接讀取和,以及該時刻各質點的位移。確定某時刻各質點加速度的,并能比較其大小。結合波的傳播方向可確定各質點的振動或由各質點的振動方向確定波的。某時刻各質點平衡各質點振幅A 波長 方向方向傳播方向-6-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.手持較長軟繩端點O以周期T在豎直方向上做簡諧運動,帶動繩上的其他質點振動形成簡諧波沿繩水平傳播,如圖所示。繩上有另一

3、質點P,且O、P的平衡位置間距為L。t=0時,O位于最高點,P的位移恰好為零,速度方向豎直向上,下列判斷正確的是()C-7-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-8-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.(多選)為了研究樂音的物理規(guī)律,某同學用計算機錄制下優(yōu)美的笛聲do和sol,然后在電腦上用軟件播放,分別得到如圖(a)和圖(b)的兩個振動圖象,由此可以判斷()A.do和sol的周期之比約為3 2B.do和sol的頻率之比約為3 2C.do和sol在空氣中傳播的波速之比約為3 2D.do和sol在空氣中傳播的波長之比約為3 2AD解析:由圖象可以觀察得到當do完成2個

4、周期時,sol完成3個周期,故do和sol的周期之比約為3 2,故A正確,B錯誤;因為兩列波都是聲波,都在空氣中傳播,故速度相同,故C錯誤;根據,分析計算得do和sol在空氣中傳播的波長之比為32,故D正確。-9-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.波的傳播方向與質點振動方向的互判方法-10-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.機械波從一種介質進入另一種介質,頻率不變,波速、波長都改變。機械波的波速僅由介質決定,波速在固體、液體中比在空氣中大。波速的計算方法是-11-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升振動圖象與波的圖象振動圖象與波的圖象比較-12-

5、基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-13-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形,a、b兩質點的橫坐標分別為xa=2m和xb=6m,圖乙為質點b從該時刻開始計時的振動圖象。下列說法正確的是()A.該波沿+x方向傳播,波速為1m/sB.質點a經過4s振動的路程為4mC.此時刻質點a的速度沿+y方向D.質點a在t=2s時速度為零D-14-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升解析:由題圖可知,該簡諧橫波波長為=8m,周期T=8s,所以波速為,該時刻開始質點b向上運動,所以該波沿-x方向傳播,A錯誤;經過4s(半個周期)質點a振

6、動的路程為2A=1m,B錯誤;此刻質點a運動方向與質點b相反,沿-y方向,C錯誤;在t=2s時質點a在波谷處,速度為0,D正確。-15-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.(多選)一列向右傳播的簡諧橫波,當波傳到2.0m處的P點時開始計時,該時刻波形如圖所示。t=0.9s時,觀測到質點P第三次到達波峰位置。下列說法正確的是 ()A.波速為0.5m/sB.經1.4s質點P運動的路程為70cmC.t=1.6s時,x=4.5m處的質點Q第三次到達波谷D.與該波發(fā)生干涉的另一列簡諧橫波的頻率一定為2.5HzBCD-16-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-17-基礎夯實精

7、準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升波的圖象與振動圖象綜合類問題求解策略:“一分、一看、二找”1.分清振動圖象與波的圖象。只要看清橫坐標即可,橫坐標為x則為波的圖象,橫坐標為t則為振動圖象。2.看清橫、縱坐標的單位,尤其要注意單位前的數量級。3.找準波的圖象對應的時刻。4.找準振動圖象對應的質點。-18-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升波的多解問題1.造成波多解問題的主要因素(1)周期性:時間周期性:時間間隔t與周期T的關系不明確;空間周期性:波傳播距離x與波長的關系不明確。(2)雙向性:傳播方向雙向性:波的傳播方向不確定;振動方向雙向性:質點振動方向不確定。(3)波形的隱含

8、性形成多解在波的問題中,往往只給出完整波形的一部分,或給出幾個特殊點,而其余信息,均處于隱含狀態(tài)。這樣,波形就有多種情況,形成波的多解。-19-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.解決波的多解問題的思路一般采用從特殊到一般的思維方法,即找出一個周期內滿足條件的關系t或x,若此關系為時間,則t=nT+t(n=0,1,2,);若此關系為距離,則x=n+x(n=0,1,2,)。-20-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.(多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播,a、b為x軸上的兩質點,平衡位置分別為x=0,x=xb(xb0)。a點的振動規(guī)律如圖所示。已知波速為v=10m/s,在

9、t=0.1s時b的位移為0.05m,則下列判斷可能正確的是()A.波沿x軸正向傳播,xb=0.5mB.波沿x軸正向傳播,xb=1.5mC.波沿x軸負向傳播,xb=0.5mD.波沿x軸負向傳播,xb=1.5mBC-21-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-22-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.(多選)如圖所示,一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波,振幅為2cm,波速為2m/s,在波的傳播方向上兩質點a、b的平衡位置相距0.4m(小于一個波長),當質點a在波峰位置時,質點b在x軸下方與x軸相距1cm的位置,則()A.此波的周期可能為0.6sB.此波的周期可能為1.2sC

10、.從此時刻起經過0.5s,b點可能在波谷位置D.從此時刻起經過0.5s,b點可能在波峰位置ACD-23-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升-24-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升求解波的多解問題的一般步驟1.根據初、末兩時刻的波形圖確定傳播距離與波長的關系通式。2.根據題設條件判斷是唯一解還是多解。-25-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升干涉、衍射、多普勒效應和惠更斯原理1.波的干涉和衍射相同尺寸干涉圖樣障礙物-26-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.多普勒效應當波源與觀察者互相靠近或者互相遠離時,觀察者接收到的會發(fā)生變化。(1)

11、波源與觀察者如果互相靠近,觀察者接收到的頻率;(2)波源與觀察者如果互相遠離,觀察者接收到的頻率;(3)波源和觀察者如果相對靜止,觀察者接收到的頻率波源的頻率。3.惠更斯原理介質中任一波面上的各點,都可以看作發(fā)射的波源,其后任意時刻,這些在波前進方向的包絡面就是新的波面。波的頻率增大減小等于子波子波-27-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升1.利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖甲、乙所示,則()A.圖甲、乙均顯示了波的干涉現象B.圖甲、乙均顯示了波的衍射現象C.圖甲顯示了波的干涉現象,圖乙顯示了波的衍射現象D.圖甲顯示了波的衍射現象,圖乙顯示了波的干涉現象 答案解析解析關閉波繞過障礙

12、物傳播的現象叫波的衍射現象。波的干涉現象是由波的疊加產生的,干涉圖象的特點是振動加強區(qū)與減弱區(qū)有規(guī)律地分布。因此題圖甲顯示了波的衍射現象,題圖乙顯示了波的干涉現象,故D正確。 答案解析關閉D-28-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升2.(多選)如圖甲所示,男同學站立不動吹口哨,一位女同學坐在秋千上來回擺動,據圖乙,下列關于女同學的感受的說法正確的是()A.女同學從A向B運動過程中,她感覺哨聲音調變高B.女同學從E向D運動過程中,她感覺哨聲音調變高C.女同學在點C向右運動時,她感覺哨聲音調不變D.女同學在點C向左運動時,她感覺哨聲音調變低 答案解析解析關閉女同學蕩秋千的過程中,只要

13、她有向右的速度,她都有靠近聲源的趨勢,根據多普勒效應,她都會感到哨聲音調變高;反之,女同學向左運動時,她感到音調變低,選項A、D正確,B、C錯誤。 答案解析關閉AD-29-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升3.(多選)關于惠更斯原理的理解,下列說法正確的是 ()A.同一波面上的各點振動情況完全相同B.同一振源的不同波面上的質點的振動情況一定不同C.球面波的波面是以波源為中心的一個個球面D.無論怎樣的波,波線始終和波面垂直 答案解析解析關閉根據惠更斯原理,介質中任一波面上的各點,都可以看作發(fā)射子波的波源,其后任意時刻,這些子波在波前進方向的包絡面就是新的波面。同一波面上各質點振動情

14、況完全相同,選項A正確;不同波面上質點的振動情況可能相同,選項B錯誤;球面波是以波源為中心的一個個球面,選項C正確;波線始終與波面垂直,選項D正確。 答案解析關閉ACD-30-基礎夯實精準歸納題組突破強化提升核心剖析歸納提升在波的干涉中,振動加強點與振動減弱點的判斷方法1.如果在某一時刻,在水面上的某一點是兩列波的波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇,這一點,兩列波引起的振動始終是加強的,質點的振動最激烈,振動的振幅等于兩列波的振幅之和。加強是指兩列波分別引起的振動方向相同,加強的總是加強。2.若某點總是波峰與波谷相遇,則為振動減弱點。減弱是指兩列波分別引起的振動方向相反,減弱的總是減弱。3.用實線表示波峰,用虛線表示波谷,實線與實線的交點,或者虛線與虛線的交點,為振動加強區(qū),它們的連線都是加強區(qū),實線與虛線的交點為振動減弱區(qū),它們的連線都是減弱區(qū)。