高中物理 第2章 機(jī)械波章末總結(jié)課件 滬科版選修34

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1、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建區(qū)機(jī)械波機(jī)械波產(chǎn)生產(chǎn)生條件：條件：( (1) ) ( (2) ) 特點(diǎn)：傳播的是特點(diǎn)：傳播的是 、 、信息，質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移、信息，質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移分類分類橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在描述描述波的圖像波的圖像可獲取的信息可獲取的信息與振動(dòng)圖像的區(qū)別與振動(dòng)圖像的區(qū)別物理量：物理量：、f、v關(guān)系：關(guān)系：v 決定因素：決定因素：f只由只由 決定，決定，v由由 決定決定波源波源介質(zhì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)形式能量能量垂直垂直同一直線上同一直線上f振源振源介質(zhì)介質(zhì)現(xiàn)象及應(yīng)用現(xiàn)象及應(yīng)用反射：波傳

2、播到分界面被反射回來(lái)，遵守反射：波傳播到分界面被反射回來(lái)，遵守 定律定律折射：波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，遵守折射定折射：波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，遵守折射定 律：律：反射反射干涉干涉條件：條件： 相同、步調(diào)一致的兩列波相同、步調(diào)一致的兩列波現(xiàn)象：加強(qiáng)區(qū)域減弱區(qū)域相互間隔現(xiàn)象：加強(qiáng)區(qū)域減弱區(qū)域相互間隔衍射衍射條件：障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)條件：障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng) 或或 現(xiàn)象：繞過(guò)障礙物或小孔傳到陰影區(qū)，現(xiàn)象：繞過(guò)障礙物或小孔傳到陰影區(qū)， 聲波：聞其聲不見其人聲波：聞其聲不見其人小小頻率頻率相差不多相差不多波特波特有的有的現(xiàn)象現(xiàn)象現(xiàn)象及應(yīng)用現(xiàn)象及應(yīng)用多普多普勒效勒效應(yīng)應(yīng)條件：波源與觀察者間有

3、條件：波源與觀察者間有 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象：感受到的波的頻率發(fā)生了變化現(xiàn)象：感受到的波的頻率發(fā)生了變化波特波特有的有的現(xiàn)象現(xiàn)象相對(duì)相對(duì)專題整合區(qū)一、一、波的形成及傳播規(guī)律波的形成及傳播規(guī)律二、二、波的圖像與振動(dòng)圖像的區(qū)別與聯(lián)系波的圖像與振動(dòng)圖像的區(qū)別與聯(lián)系三三、波動(dòng)問(wèn)題的多解性波動(dòng)問(wèn)題的多解性一、波的形成及傳播規(guī)律機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成機(jī)械波，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成機(jī)械波，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周期，波向前傳播一個(gè)波長(zhǎng)，因此波的傳播具有時(shí)間、期，波向前傳播一個(gè)波長(zhǎng)，因此波的傳播具有時(shí)間、空間的周期性空間的周期性.故對(duì)機(jī)械波的形成與傳播規(guī)律，應(yīng)掌握故對(duì)機(jī)械波的形成與傳播規(guī)律，應(yīng)掌握以下幾點(diǎn)：以

4、下幾點(diǎn)：1.波源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在波的傳播方向上的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)也跟波源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在波的傳播方向上的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)也跟隨做同頻率的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率都等于波隨做同頻率的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率都等于波源的振動(dòng)頻率源的振動(dòng)頻率.波源從平衡位置開始振動(dòng)的方向，也就波源從平衡位置開始振動(dòng)的方向，也就是介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)起始振動(dòng)的方向是介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)起始振動(dòng)的方向.2.離波源較遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)是由于離波源較近的質(zhì)點(diǎn)的帶動(dòng)而離波源較遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)是由于離波源較近的質(zhì)點(diǎn)的帶動(dòng)而開始振動(dòng)的，因而離波源較遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)的時(shí)刻開始振動(dòng)的，因而離波源較遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)的時(shí)刻總是落后于離波源較近的質(zhì)點(diǎn)總是落后于離波源較近的質(zhì)點(diǎn).3.在一個(gè)

5、周期在一個(gè)周期T內(nèi)，波源完成一次全振動(dòng)，波在介質(zhì)中內(nèi)，波源完成一次全振動(dòng)，波在介質(zhì)中傳播的距離為一個(gè)波長(zhǎng)傳播的距離為一個(gè)波長(zhǎng).波傳播的距離為多少個(gè)波長(zhǎng)，波傳播的距離為多少個(gè)波長(zhǎng)，則所用的時(shí)間為多少個(gè)周期則所用的時(shí)間為多少個(gè)周期.波傳播的距離波傳播的距離x、波速、波速v、波源的振動(dòng)時(shí)間波源的振動(dòng)時(shí)間(即波傳播的時(shí)間即波傳播的時(shí)間)t、波長(zhǎng)、波長(zhǎng)、周期、周期T、頻率頻率f之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為：xvtt/Tft4.在同一均勻介質(zhì)中，機(jī)械波勻速傳播，波形沿波的傳在同一均勻介質(zhì)中，機(jī)械波勻速傳播，波形沿波的傳播方向平移播方向平移.例例1如圖如圖1所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸軸正方正

6、方向向傳播，實(shí)線和虛線分別表示傳播，實(shí)線和虛線分別表示t10和和t20.5 s(T0.5 s)時(shí)的波形時(shí)的波形.能正確反映能正確反映t37.5 s時(shí)波形時(shí)波形的圖是的圖是()圖圖1解析解析由題圖可知由題圖可知 0.5 s，T2 s，t37.5 s3 T，再由特殊點(diǎn)振動(dòng)法可以確定再由特殊點(diǎn)振動(dòng)法可以確定D選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確.答案答案D二、波的圖像與振動(dòng)圖像的區(qū)別與聯(lián)系由于波的圖像與振動(dòng)圖像形狀相似，很多同學(xué)在應(yīng)用時(shí)容易由于波的圖像與振動(dòng)圖像形狀相似，很多同學(xué)在應(yīng)用時(shí)容易混淆混淆.因此面對(duì)波的圖像和振動(dòng)圖像問(wèn)題時(shí)要按如下步驟來(lái)分因此面對(duì)波的圖像和振動(dòng)圖像問(wèn)題時(shí)要按如下步驟來(lái)分析：析：1.先看兩軸：由

7、兩軸確定圖像種類先看兩軸：由兩軸確定圖像種類.2.讀取直接信息：從振動(dòng)圖像上可直接讀取周期和振幅；從讀取直接信息：從振動(dòng)圖像上可直接讀取周期和振幅；從波的圖像上可直接讀取波長(zhǎng)和振幅波的圖像上可直接讀取波長(zhǎng)和振幅.3.利用波速關(guān)系式：波長(zhǎng)、波速、周期間一定滿足利用波速關(guān)系式：波長(zhǎng)、波速、周期間一定滿足v/Tf.例例2介質(zhì)中坐標(biāo)原點(diǎn)介質(zhì)中坐標(biāo)原點(diǎn)O處的波源在處的波源在t0時(shí)刻時(shí)刻開始振動(dòng)，產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧波沿開始振動(dòng)，產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧波沿x軸軸正方正方向向傳播，傳播，t0時(shí)刻傳到時(shí)刻傳到L處，波形如圖處，波形如圖2所示所示.下列下列能描述能描述x0處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的圖像是處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的圖像是()圖圖2解析解析題目中波

8、的圖像可知題目中波的圖像可知t0時(shí)刻時(shí)刻x0處質(zhì)點(diǎn)正向下振動(dòng)，處質(zhì)點(diǎn)正向下振動(dòng)，下一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)縱坐標(biāo)將減小，排除下一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)縱坐標(biāo)將減小，排除B、D選項(xiàng)選項(xiàng).x0處質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)方向向下，故選項(xiàng)處質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)方向向下，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，選項(xiàng)選項(xiàng)C正確正確.答案答案C返回返回三、波動(dòng)問(wèn)題的多解性波動(dòng)問(wèn)題出現(xiàn)多解性的原因：波動(dòng)問(wèn)題出現(xiàn)多解性的原因：1.空間周期性：波在均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，傳播的距離空間周期性：波在均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，傳播的距離xnx0，nN，式中，式中為波長(zhǎng)，為波長(zhǎng)，x0表示傳播距離中除表示傳播距離中除去波長(zhǎng)的整數(shù)倍部分后余下的那段距離去波長(zhǎng)的整數(shù)倍部分后余下的那段距離.

9、2.時(shí)間周期性：波在均勻介質(zhì)中傳播的時(shí)間時(shí)間周期性：波在均勻介質(zhì)中傳播的時(shí)間tnTt0，nN，式中，式中T表示波的周期，表示波的周期，t0表示總時(shí)間中除去周期表示總時(shí)間中除去周期的整數(shù)倍部分后剩下的那段時(shí)間的整數(shù)倍部分后剩下的那段時(shí)間.3.傳播方向的雙向性：本章中我們解決的都是僅限于波傳播方向的雙向性：本章中我們解決的都是僅限于波在一條直線上傳播的情況，即它有沿在一條直線上傳播的情況，即它有沿x正向或負(fù)向傳播正向或負(fù)向傳播的可能的可能.4.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的雙向性：質(zhì)點(diǎn)雖在振動(dòng)，但在只給出位置質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的雙向性：質(zhì)點(diǎn)雖在振動(dòng)，但在只給出位置的情況下，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)有沿的情況下，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)有沿y和和y兩個(gè)方向的可

10、能兩個(gè)方向的可能.例例3如圖如圖3所示，實(shí)線是某時(shí)刻的波形圖線，虛線是所示，實(shí)線是某時(shí)刻的波形圖線，虛線是0.2 s后的波形圖線后的波形圖線.圖圖3(1)若波向左傳播，求它傳播的距離及最小距離；若波向左傳播，求它傳播的距離及最小距離；解析解析由題圖知，由題圖知，4 m，若波向左傳播，傳播的距，若波向左傳播，傳播的距離的可能值為離的可能值為xn (4n3) m(n0,1,2，)最小距離為最小距離為xmin3 m，此時(shí)，此時(shí)n0.答案答案見解析見解析(2)若波向右傳播，求它的周期及最大周期；若波向右傳播，求它的周期及最大周期；解析解析若波向右傳播，若波向右傳播，x(n ) m，所用時(shí)間為所用時(shí)間為

11、t(n )T0.2 s，故，故T s，所以最大周期為所以最大周期為Tmax0.8 s，此時(shí)，此時(shí)n0.答案答案見解析見解析(3)若波速為若波速為35 m/s，求波的傳播方向，求波的傳播方向.解析解析xvt350.2 m7 m(3) m，所以波向左傳播所以波向左傳播.答案答案見解析見解析返回返回自我檢測(cè)區(qū)123412341.一列簡(jiǎn)諧橫波正沿著一列簡(jiǎn)諧橫波正沿著x軸正方向傳播，波在某一時(shí)刻軸正方向傳播，波在某一時(shí)刻的波形如圖的波形如圖4所示，則此時(shí)刻所示，則此時(shí)刻()A.x3 m處質(zhì)點(diǎn)正沿處質(zhì)點(diǎn)正沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)軸正方向運(yùn)動(dòng)B.x6 m處質(zhì)點(diǎn)的速度為零處質(zhì)點(diǎn)的速度為零C.x7 m處質(zhì)點(diǎn)的加速度方向

12、沿處質(zhì)點(diǎn)的加速度方向沿y軸負(fù)方向軸負(fù)方向D.x8 m處質(zhì)點(diǎn)的合外力為處質(zhì)點(diǎn)的合外力為零零圖圖41234解析解析由由“帶動(dòng)法帶動(dòng)法”可判定可判定x3 m處質(zhì)點(diǎn)正沿處質(zhì)點(diǎn)正沿y軸正方軸正方向運(yùn)動(dòng)，向運(yùn)動(dòng)，A正確；正確；x6 m處質(zhì)點(diǎn)正好處于平衡位置，其速度最大，處質(zhì)點(diǎn)正好處于平衡位置，其速度最大，B錯(cuò)；錯(cuò)；x7 m處質(zhì)點(diǎn)受合外力沿處質(zhì)點(diǎn)受合外力沿y軸負(fù)方向，其加速度方向沿軸負(fù)方向，其加速度方向沿y軸負(fù)方向，軸負(fù)方向，C正確；正確；x8 m處質(zhì)點(diǎn)正好位于最大位移處，所受合外力最大，處質(zhì)點(diǎn)正好位于最大位移處，所受合外力最大，D錯(cuò)錯(cuò).答案答案AC12342.一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線由一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線由a向向

13、b傳播，相距傳播，相距10.5 m的的a、b兩處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖像如圖兩處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖像如圖5中中a、b所示，則所示，則()A.該波的振幅可能是該波的振幅可能是20 cmB.該波的波長(zhǎng)可能是該波的波長(zhǎng)可能是8.4 mC.該波的波速可能是該波的波速可能是10.5 m/sD.該波由該波由a傳播到傳播到b可能歷時(shí)可能歷時(shí)7 s圖圖51234解析解析由題圖知振幅由題圖知振幅A10 cm； 10.5 m，則不，則不論論n取任何非負(fù)整數(shù)都不可能得到取任何非負(fù)整數(shù)都不可能得到8.4 m；由題圖可以看出由題圖可以看出T4 s，v ，顯然波速不可能是顯然波速不可能是10.5 m/s.由圖像分析可知，經(jīng)歷時(shí)間由圖像分

14、析可知，經(jīng)歷時(shí)間可能為可能為t T，所以可能歷時(shí)所以可能歷時(shí)7 s.答案答案DA.周期為周期為4.0 sB.振幅為振幅為20 cmC.傳播方向沿傳播方向沿x軸正向軸正向D.傳播速度為傳播速度為10 m/s12343.一列簡(jiǎn)諧橫波在一列簡(jiǎn)諧橫波在t0時(shí)刻的波形圖如圖時(shí)刻的波形圖如圖6所示所示.介質(zhì)中介質(zhì)中x2 m處的質(zhì)點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)P沿沿y軸方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為軸方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y10sin (5t) cm.關(guān)于這列關(guān)于這列簡(jiǎn)諧波簡(jiǎn)諧波,下列下列說(shuō)法正確的是說(shuō)法正確的是()圖圖61234解析解析由題意知由題意知5 rad/s，周期為：，周期為：T 0.4 s，由波的圖像得：振幅由波的圖像

15、得：振幅A10 cm、波長(zhǎng)、波長(zhǎng)4 m，故波速為故波速為v 10 m/s，P點(diǎn)在點(diǎn)在t0時(shí)振動(dòng)方向?yàn)闀r(shí)振動(dòng)方向?yàn)閥正方正方向，波向向，波向x正方向傳播正方向傳播.答案答案CD12344.圖圖7為一簡(jiǎn)諧波在為一簡(jiǎn)諧波在t0時(shí)刻的波形圖，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)時(shí)刻的波形圖，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)P做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為yAsin 5t，求該波的速度，并，求該波的速度，并畫出畫出t0.3 s時(shí)的波形圖時(shí)的波形圖(至少畫出一個(gè)波長(zhǎng)至少畫出一個(gè)波長(zhǎng)).圖圖71234解析解析由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式可知由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式可知5 rad/s，t0時(shí)刻質(zhì)時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)P向上運(yùn)動(dòng)，故波沿向上運(yùn)動(dòng)，故波沿x軸正方向傳播軸正方向傳播.由波形圖讀出波由波形圖讀出波長(zhǎng)長(zhǎng)4 m.T 由波速公式，知由波速公式，知v1234聯(lián)立聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)可得式，代入數(shù)據(jù)可得v10 m/st0.3 s時(shí)的波形圖如圖所示時(shí)的波形圖如圖所示.答案答案見解析見解析