【走向高考】高考物理总复习 选34第2讲 机械波课件.ppt

温故自查1 机械波的产生 1 定义 机械振动在中的传播过程 叫做机械波 2 产生条件 3 产生过程 沿波的传播方向上各质点的振动都受它前一个质点的带动而做振动 对简谐波而言各质点振动的都相同 各质点只在自己的附近振动 介质 波源和介质 受迫 振幅和周期 平衡位置 2 波的分类 1 横波 质点的振动方向与垂直 突起部分叫波峰 部分叫波谷 2 纵波 质点的振动方向与波的传播方向在 质点分布密的叫 质点分布疏的叫3 描述机械波的物理量 1 波长 两个相邻的 在振动过程中对平衡位置的位移的质点间的距离叫波长 传播方向 凹陷 一条直线上 密部 疏部 总是相等 在横波中 两个相邻的 或波谷 间的距离等于波长 在纵波中 两个相邻的 或疏部 间的距离等于波长 在一个周期内机械波传播的距离等于 2 频率f 波的频率由决定 在传播过程中 只要波源的振动频率一定 则无论在什么介质中传播 波的频率都 波峰 密部 波长 波源 不变 3 波速v 单位时间内振动向外传播的距离 即v 波速与波长和频率的关系 波速的大小由决定 考点精析1 机械波的特点 1 介质依存性 机械波离不开介质 真空中不能传播机械波 2 能量信息性 机械波传播的是振动的形式 因此机械波可以传递能量 传递信息 v f 介质 3 传播不移性 在波的传播方向上 各质点只在各自的平衡位置附近振动 并不随波定向迁移 4 时空重复性 机械波传播时 介质中的质点不断地重复着振源的振动形式 虽然距波源由近及远振动依次落后 但振动快慢完全一致 具有时间上的重复性 周期 而介质中的不同位置处的一些特定质点具有完全相同 步调 的振动形式 这些相邻的特定质点形成波的空间上的重复性 波长 5 周期 频率同源性 介质 包括在不同介质 中各质点的振动周期和频率都等于振源的振动周期和频率 而且在传播过程中保持稳定 6 起振同向性 各质点开始振动的方向与振源开始振动的方向相同 2 对波长 波速及频率概念的理解 1 对波长的理解 在波的传播方向上 两个相邻的振动步调总相同的质点间的距离 质点振动一个周期 波传播的距离 在横波中 两个相邻的波峰或波谷之间的距离 在纵波中 两个相邻的密部或疏部之间的距离 在简谐横波波形图线中 一个完整的正弦曲线在横轴所截取的距离 波长反映了机械波在传播过程中的空间周期性 2 对波速的理解 机械波在均匀介质中匀速传播 波速就是指波在介质中的传播速度 同一类机械波在同一种均匀介质中的传播速度是一个定值 波速的大小完全由介质来决定 和波的频率无关 注意区别 波的传播速度与波源的振动速度是两个不同的概念 纵波和横波的传播速度是不同的 3 对频率的理解 在波的传播方向上 介质各质点都做受迫振动 其振动是由振源的振动引起的 故各质点的振动频率都等于振源的振动频率 当波从一种介质进入另一种介质时 波的频率不变 温故自查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 用纵坐标表示某一时刻 各质点偏离平衡位置的 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 或余弦 曲线 2 物理意义 某一时刻介质中相对平衡位置的位移 平衡位置 位移 正弦 各质点 考点精析振动图象与波动图象的比较 温故自查1 波的干涉 1 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 某些区域振动总是 且加强区和减弱区互相间隔 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时 振动加强 凡到两波源的路程差为半个波长的时 振动减弱 加强 减弱 整数倍 奇数倍 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 或者比波长 2 现象 波绕过障碍物继续传播 考点精析1 波的叠加遵循什么规律 两列波在空间相遇与分离时都保持其原来的特性 如f a 振动方向 沿原来方向传播 而不相干扰 在两列波重叠的区域里 任何一个质点同时参与两个振动 其振动位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和 差不多 更小 2 关于加强点 减弱点的位移与振幅的理解 1 加强处和减弱处都是两列波引起的位移的矢量和 质点的位移都随时间变化 各质点仍围绕平衡位置振动 与振源振动周期相同 2 加强处振幅大 等于两列波的振幅之和 即a a1 a2 质点的振动能量大 并且始终最大 减弱处振幅小 等于两列波的振幅之差 即a a1 a2 质点振动能量小 并且始终最小 若a1 a2 则减弱处不振动 3 加强点的位移变化范围 a1 a2 a1 a2 减弱点位移变化范围 a1 a2 a1 a2 温故自查1 声波 1 空气中的声波是 2 能够引起人耳感觉的声波频率范围是 3 能够把回声与原声区分开来的最小时间间隔为 纵波 20 20000hz 0 1s 2 次声波和超声波 1 次声波 频率低于的声波 地震 台风 核爆炸 火箭发射 海啸等过程均产生次声波 2 超声波 概念 频率高于20000hz的声波 特点 穿透能力强 应用 水中测位 金属 用于诊断 临床治疗等 20hz 方向性好 探伤 考点精析1 声波的反射 1 入射波与反射波的方向关系 入射角 入射波与平面法线的夹角 反射角 反射波与平面法线的夹角 在波的反射中 反射角等于入射角 反射波的波长 频率和波速都跟入射波的相同 2 特例 夏日轰鸣不绝的雷声 在空房子里说话听到声音更响 2 声波能发生干涉 衍射等现象 声音的共振现象称为声音的共鸣 命题规律根据波的形成及传播特点判断某一时刻的波形或某质点的振动情况 考例1 2010 浙江理综 在o点有一波源 t 0时刻开始向上振动 形成向右传播的一列横波 t1 4s时 距离o点为3m的a点第一次达到波峰 t2 7s时 距离o点为4m的b点第一次达到波谷 则以下说法正确的是 a 该横波的波长为2mb 该横波的周期为4sc 该横波的波速为1m sd 距离o点为3m的质点第一次开始向上振动的时刻为6s末 答案 bc 2010 安徽理综 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d v变大 a变小 答案 d 解析 本题考查波动与质点振动方向之间的关系 突破点是在波传播过程中 介质质点围绕各自的平衡位置振动 由图知波传播方向沿x轴正方向 根据质点振动方向与波的传播方向的关系可知p质点的速度方向在该时刻开始的一段极短时间内沿y轴正方向 即向该质点的平衡位置运动 因此p质点速度增大 质点p做简谐运动 向平衡位置运动 离开平衡位置的位移减小 所受回复力减小 因此加速度a减小 即v变大 a减小 故只有选项d正确 命题规律根据所给波形 利用波的周期性和双向性确定波长 周期 波速和传播方向 考例2 如图所示 一根张紧的水平弹性长绳上的a b两点 相距14 0m b点在a点的右方 当一列简谐横波沿此绳向右传播时 若a点的位移达到正极大时 b点的位移恰为零 且向下运动 经过1 00s后 a点的位移为零 且向下运动 而b点的位移恰好达到负极大 则这列简谐横波的波速可能等于 a 14 0m sb 10 0m sc 6 00m sd 4 67m s 答案 bd 总结评述 波在传播过程中 空间的周期性体现在波形的重复性 可以从波长着手来描述 时间的周期性体现在振动的重复性 可以从周期着手来描述 解答时要善于抓住实质 熟悉描述周期性的方法 提高分析和解决问题的能力 2010 四川理综 一列简谐横波沿直线由a向b传播 a b相距0 45m 右图是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y轴正方向运动 这列波的波速可能是 a 4 5m sb 3 0m sc 1 5m sd 0 7m s 答案 a 命题规律 1 根据振动图象 判断波的传播方向 2 根据振动图象 判断波动图象中某质点的振动情况 3 根据波的传播情况 判断某质点的振动情况 考例3 2010 全国 理综 一简谐横波以4m s的波速沿x轴正方向传播 已知t 0时的波形如图所示 则 答案 ab a a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d d处质点的振动图象 答案 b 命题规律考查波的叠加原理 波的独立性传播原理 波的干涉 衍射产生的条件 考例4 如图所示表示两列相干水波某时刻的波峰和波谷位置 实线表示波峰 虚线表示波谷 相邻实线与虚线间的距离为0 2m 波速为1m s 在图示范围内可以认为这两列波的振幅均为1cm c点是相邻实线与虚线间的中点 则 a 图示时刻a b两点的竖直高度差为2cmb 图示时刻c点正处在平衡位置且向水面上运动c f点到两波源的路程差为零d 经0 1s a点的位移为零 答案 bd 两列相干波在同一水平面上传播 某时刻它们的波峰 波谷位置如图所示 图中m是波峰与波峰相遇点 是凸起最高的位置之一 回答下列问题 1 由图中时刻经t 4 质点m相对平衡位置的位移是 2 在图中标出的m n o p q几点中 振动增强的点