物理第十二章 機(jī)械振動和機(jī)械波 31 機(jī)械波

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1、第第3131講機(jī)械波講機(jī)械波-3-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升波的形成和傳播1.機(jī)械波的形成和傳播(1)產(chǎn)生條件:有;有,如空氣、水、繩子等。(2)傳播特點(diǎn):傳播、能量和信息;質(zhì)點(diǎn)不;介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)振動頻率、振幅、起振方向等都與相同。2.機(jī)械波的分類橫波和縱波。波源介質(zhì)振動形式隨波遷移波源-4-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升3.描述機(jī)械波的物理量(1)波長:在波動中,振動相位總是的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離。用“”表示。(2)頻率f:在波動中,介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)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(guān)系是機(jī)械波的速度大小由決定,與

2、機(jī)械波的頻率無關(guān)。相同波源f 介質(zhì)-5-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)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(zhì)中的離開平衡位置的位移情況,圖象的橫軸表示各質(zhì)點(diǎn)的位置,縱軸表示該時(shí)刻的位移,如圖所示。(2)圖象的應(yīng)用:直接讀取和,以及該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移。確定某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)加速度的,并能比較其大小。結(jié)合波的傳播方向可確定各質(zhì)點(diǎn)的振動或由各質(zhì)點(diǎn)的振動方向確定波的。某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)平衡各質(zhì)點(diǎn)振幅A 波長 方向方向傳播方向-6-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.手持較長軟繩端點(diǎn)O以周期T在豎直方向上做簡諧運(yùn)動,帶動繩上的其他質(zhì)點(diǎn)振動形成簡諧波沿繩水平傳播,如圖所示。繩上有另一

3、質(zhì)點(diǎn)P,且O、P的平衡位置間距為L。t=0時(shí),O位于最高點(diǎn),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(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-8-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)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(xué)用計(jì)算機(jī)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(gè)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(dāng)do完成2個(gè)

4、周期時(shí),sol完成3個(gè)周期,故do和sol的周期之比約為3 2,故A正確,B錯(cuò)誤;因?yàn)閮闪胁ǘ际锹暡?都在空氣中傳播,故速度相同,故C錯(cuò)誤;根據(jù),分析計(jì)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(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升1.波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動方向的互判方法-10-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì),頻率不變,波速、波長都改變。機(jī)械波的波速僅由介質(zhì)決定,波速在固體、液體中比在空氣中大。波速的計(jì)算方法是-11-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)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(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-13-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)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(shí)刻的波形,a、b兩質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為xa=2m和xb=6m,圖乙為質(zhì)點(diǎn)b從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)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(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過4s振動的路程為4mC.此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的速度沿+y方向D.質(zhì)點(diǎn)a在t=2s時(shí)速度為零D-14-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)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(shí)刻開始質(zhì)點(diǎn)b向上運(yùn)動,所以該波沿-x方向傳播,A錯(cuò)誤;經(jīng)過4s(半個(gè)周期)質(zhì)點(diǎn)a振

6、動的路程為2A=1m,B錯(cuò)誤;此刻質(zhì)點(diǎn)a運(yùn)動方向與質(zhì)點(diǎn)b相反,沿-y方向,C錯(cuò)誤;在t=2s時(shí)質(zhì)點(diǎn)a在波谷處,速度為0,D正確。-15-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)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(dāng)波傳到2.0m處的P點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí),該時(shí)刻波形如圖所示。t=0.9s時(shí),觀測到質(zhì)點(diǎn)P第三次到達(dá)波峰位置。下列說法正確的是 ()A.波速為0.5m/sB.經(jīng)1.4s質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動的路程為70cmC.t=1.6s時(shí),x=4.5m處的質(zhì)點(diǎn)Q第三次到達(dá)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(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-17-基礎(chǔ)夯實(shí)精

7、準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)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(biāo)即可,橫坐標(biāo)為x則為波的圖象,橫坐標(biāo)為t則為振動圖象。2.看清橫、縱坐標(biāo)的單位,尤其要注意單位前的數(shù)量級。3.找準(zhǔn)波的圖象對應(yīng)的時(shí)刻。4.找準(zhǔn)振動圖象對應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)。-18-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)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(shí)間周期性:時(shí)間間隔t與周期T的關(guān)系不明確;空間周期性:波傳播距離x與波長的關(guān)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(zhì)點(diǎn)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(gè)特殊點(diǎn),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(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)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(gè)周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系t或x,若此關(guān)系為時(shí)間,則t=nT+t(n=0,1,2,);若此關(guān)系為距離,則x=n+x(n=0,1,2,)。-20-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)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(zhì)點(diǎn),平衡位置分別為x=0,x=xb(xb0)。a點(diǎn)的振動規(guī)律如圖所示。已知波速為v=10m/s,在

9、t=0.1s時(shí)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(fù)向傳播,xb=0.5mD.波沿x軸負(fù)向傳播,xb=1.5mBC-21-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-22-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)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(zhì)點(diǎn)a、b的平衡位置相距0.4m(小于一個(gè)波長),當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a在波峰位置時(shí),質(zhì)點(diǎn)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(shí)刻起經(jīng)過0.5s,b點(diǎn)可能在波谷位置D.從此時(shí)刻起經(jīng)過0.5s,b點(diǎn)可能在波峰位置ACD-23-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升-24-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)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(jù)初、末兩時(shí)刻的波形圖確定傳播距離與波長的關(guān)系通式。2.根據(jù)題設(shè)條件判斷是唯一解還是多解。-25-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升干涉、衍射、多普勒效應(yīng)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(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.多普勒效應(yīng)當(dāng)波源與觀察者互相靠近或者互相遠(yuǎn)離時(shí),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(yuǎn)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(zhì)中任一波面上的各點(diǎn),都可以看作發(fā)射的波源,其后任意時(shí)刻,這些在波前進(jìn)方向的包絡(luò)面就是新的波面。波的頻率增大減小等于子波子波-27-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)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(xiàn)象B.圖甲、乙均顯示了波的衍射現(xiàn)象C.圖甲顯示了波的干涉現(xiàn)象,圖乙顯示了波的衍射現(xiàn)象D.圖甲顯示了波的衍射現(xiàn)象,圖乙顯示了波的干涉現(xiàn)象 答案解析解析關(guān)閉波繞過障礙

12、物傳播的現(xiàn)象叫波的衍射現(xiàn)象。波的干涉現(xiàn)象是由波的疊加產(chǎn)生的,干涉圖象的特點(diǎn)是振動加強(qiáng)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(xiàn)象,題圖乙顯示了波的干涉現(xiàn)象,故D正確。 答案解析關(guān)閉D-28-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升2.(多選)如圖甲所示,男同學(xué)站立不動吹口哨,一位女同學(xué)坐在秋千上來回?cái)[動,據(jù)圖乙,下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說法正確的是()A.女同學(xué)從A向B運(yùn)動過程中,她感覺哨聲音調(diào)變高B.女同學(xué)從E向D運(yùn)動過程中,她感覺哨聲音調(diào)變高C.女同學(xué)在點(diǎn)C向右運(yùn)動時(shí),她感覺哨聲音調(diào)不變D.女同學(xué)在點(diǎn)C向左運(yùn)動時(shí),她感覺哨聲音調(diào)變低 答案解析解析關(guān)閉女同學(xué)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(jù)多普勒效應(yīng),她都會感到哨聲音調(diào)變高;反之,女同學(xué)向左運(yùn)動時(shí),她感到音調(diào)變低,選項(xiàng)A、D正確,B、C錯(cuò)誤。 答案解析關(guān)閉AD-29-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升3.(多選)關(guān)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(diǎn)振動情況完全相同B.同一振源的不同波面上的質(zhì)點(diǎn)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(gè)個(gè)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(guān)閉根據(jù)惠更斯原理,介質(zhì)中任一波面上的各點(diǎn),都可以看作發(fā)射子波的波源,其后任意時(shí)刻,這些子波在波前進(jìn)方向的包絡(luò)面就是新的波面。同一波面上各質(zhì)點(diǎn)振動情

14、況完全相同,選項(xiàng)A正確;不同波面上質(zhì)點(diǎn)的振動情況可能相同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;球面波是以波源為中心的一個(gè)個(gè)球面,選項(xiàng)C正確;波線始終與波面垂直,選項(xiàng)D正確。 答案解析關(guān)閉ACD-30-基礎(chǔ)夯實(shí)精準(zhǔn)歸納題組突破強(qiáng)化提升核心剖析歸納提升在波的干涉中,振動加強(qiáng)點(diǎn)與振動減弱點(diǎn)的判斷方法1.如果在某一時(shí)刻,在水面上的某一點(diǎn)是兩列波的波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇,這一點(diǎn),兩列波引起的振動始終是加強(qiáng)的,質(zhì)點(diǎn)的振動最激烈,振動的振幅等于兩列波的振幅之和。加強(qiáng)是指兩列波分別引起的振動方向相同,加強(qiáng)的總是加強(qiáng)。2.若某點(diǎn)總是波峰與波谷相遇,則為振動減弱點(diǎn)。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(shí)線表示波峰,用虛線表示波谷,實(shí)線與實(shí)線的交點(diǎn),或者虛線與虛線的交點(diǎn),為振動加強(qiáng)區(qū),它們的連線都是加強(qiáng)區(qū),實(shí)線與虛線的交點(diǎn)為振動減弱區(qū),它們的連線都是減弱區(qū)。