高考物理一轮复习课件 【备课精讲精研】 机械振动和机械波

上海新高考物理一轮复习第十一章机械振动和机械波（4）机械波波动图象波的干涉和衍射概述知识点1机械波2波动图像3波的干涉和衍射机械波匀速直线运动速度不变F合＝0匀变速直线运动速度均匀变化F合恒定匀速圆周运动速度时刻沿切线F合大小不变机械振动速度周期性变化F回＝－kx机械波大量质点做机械振动请点击手当绳中某一质点发生振动（波源）时，就会带动相邻的质点，使它上下振动。这个质点又带动更远一些的质点振动起来，从而使绳子上的质点都跟着振动起来。它形成了凹凸相间的波形。机械振动在介质中由近及远的传播就形成了机械波。机械波一．机械波基本概念1．机械波的产生条件：①有________。②有_______，如空气、水、绳子等。2．传播特点：①传播____________、_______和信息

。②质点不随波迁移。③介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源________。能量

振动形式波源介质相同机械波3．机械波的分类分类质点振动方向和波的传播方向的关系形状举例横波凹凸相间；有波峰、波谷绳波、水波等纵波疏密相间；有密部、疏部弹簧波、声波等垂直在同一条直线上所有的电磁波都是横波机械波yxv4．波的传播方向与质点的振动方向的判断方法：微平移法将波形图沿传播方向进行微小平移再由x轴上某一位置的两波形曲线上的点来判定口诀法：上坡下、下坡上若是某个质点的振动图像，不可以使用以上方法直接观察图像走势yt不同点的在同一时刻的振动方向相同质点在不同时刻的振动方向波长λ：振动传播方向上振动情况总是相等的相邻两质点间的距离，单位：m。频率f：即波源振动的频率，单位：Hz。波速v：波在介质中的传播快慢，单位：m/s。波在同种介质中做匀速直线运动，所以有s＝vt；波在一个周期中移动的距离为______，所以有λ＝________或______，这也就是波长、频率、波速之间的关系。频率由__________决定，波速由_________决定，波长由以上两者共同决定。机械波yxv5．描述波的物理量vTv/f波源，介质一个波长典例1如图所示，手抓住绳的一端上下振动，产生沿绳传播的机械波，增大手的振动频率，该波的（）（A）波速增大 （B）波长增大（C）波速不变 （D）波长不变机械波A700cmB变式1抖动绳子的左端A，每秒做2次全振动，产生如上右图所示的横波，则绳上横波的波速是________m/s，由图可判断出A开始振动的方向是________。（选填：向左、向右、向上、向下）4向下C1．坐标轴：

横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移。2．应用：

①直接读取振幅A和波长λ，以及该时刻各质点的位移。

②确定某时刻各质点加速度和速度的方向，并能比较大小。解题思路：可以从研究质点（在做变加速的振动）和研究波形（匀速平移）两种角度着手波动图像yxvyt波动图像xtOyxO振动图象和波动图像的区别振动图像波动图像研究对象一个质点无数个质点物理意义一个质点各时刻的位移一个时刻各质点的位移图象变化随时间延长图象延伸，但原来部分保持不变随时间延伸波形沿传播方向平移典例2.1一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T，t＝0时的波形如图所示。t＝T/4时（）（A）质点a速度方向沿y轴负方向（B）质点b沿x轴正方向迁移了1m（C）质点c的加速度为零（D）质点d的位移为－5cm波动图像C典例2.2介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点（）（A）它的振动速度等于波的传播速度（B）它的振动方向一定垂直于波的传播方向（C）它在一个周期内走过的路程等于一个波长（D）它的振动频率等于波源的振动频率D波动图像变式2.1一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则（）（A）此刻a的加速度最小（B）此刻b的速度最小（C）若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动（D）若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置CyOabcx波动图像变式2.2一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时的波形如图所示，质点a与质点b相距1m，a质点正沿y轴正方向运动；t＝0.02s时，质点a第一次到达正向最大位移处，由此可知（）（A）此波的传播速度为25m/s（B）此波沿x轴正方向传播（C）从t＝0时起，经过0.04s，质点a沿波传播方向迁移了1m（D）t＝0.04s时，质点b处在平衡位置，速度沿y轴负方向A波的干涉和衍射当几列波同时在介质空间中传播并相遇时，它们都能各自独立地保持原来的运动状态继续前进，这叫做波的独立传播原理。而介质质点在几列波的影响下产生的位移，等于每列波引起位移的__________，这个规律叫做波的叠加原理。矢量和典例3如图所示为两列相向传播的振幅、波长都相同的简谐横波（脉冲波），当它们相遇后，下列图像中可能存在的是（）多选波的干涉和衍射CBD波的干涉和衍射变式3如图甲，两列振幅和波长相同而传播方向相反的波，在相遇的某一时刻（如图乙），两列波“消失”，此时介质中M、N两质点的运动方向是（）（A）M、N都静止（B）M、N都向上（C）M向下，N向上（D）M向上，N向下C甲MN乙波的干涉和衍射波的干涉及其实验实验器材：发波水槽、变频电动机、电源等。右图表示干涉图样的分布规律，S1、S2表示两个振源，实线大圆圈表示波峰，虚线大圆圈表示波谷，小圆点表示振动加强的质点（峰峰叠加、谷谷叠加），小圆圈表示振动减弱的质点（峰谷叠加），加强和减弱的区域间隔分布。波的干涉和衍射波的干涉及其实验频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动___________，某些区域的振动_________，并且振动加强和减弱的区域_____________，这种现象叫波的干涉。波的干涉条件：两列波的___________相同。始终加强始终减弱相互间隔频率典例4两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则（）（A）在两波相遇的区域中会产生干涉（B）在两波相遇的区域中不会产生干涉（C）a点的振动始终加强（D）a点的振动始终减弱波的干涉和衍射BaS1S2波的干涉和衍射变式4如图所示，S1、S2是位于水面的两个振动情况完全相同的波源，振幅为A，P、M、N三点均位于S1、S2连线的中垂线上，且PM＝MN。某时刻P是两列波的波峰相遇点，N恰是两列波的波谷相遇点，则（）（A）P、N两点间的距离为半个波长（B）M点位移的最大值为2A（C）P点的位移始终是2A（D）N点为振动减弱点BPMN·

S1S2·

·

波的干涉和衍射波的衍射波能绕过________或_________继续传播的现象叫做波的衍射

。能够发生明显衍射现象的条件：______________________________________________。波的干涉和衍射都是波的特有现象，是波的基本性质的反映。

障碍物孔隙障碍物或孔隙的尺寸比波长小或差不多波的干涉和衍射波的衍射障碍物大无明显衍射障碍物小有明显衍射波遇到障碍物的情况：在发波水槽中产生一列水波，然后将一支圆珠笔插入水中，观察到圆珠笔对波的传播没有影响

。波的干涉和衍射波的衍射波遇到孔隙（狭缝或小孔）：当水波中的狭缝宽度比波长大很多时，波几乎不能绕过狭缝边缘而只能直线传播；当水波中的狭缝宽度与波长相差不多的情况下，水波可以绕过狭缝边缘继续传播。孔隙大无明显衍射孔隙小有明显衍射典例5如图所示，O是水面上一波源，实线和虚线分别表示某时刻的波峰和波谷，A是挡板，B是小孔。若不考虑波的反射因素，则经过足够长的时间后，水面上的波将分布于（）（A）整个区域 （B）阴影Ⅰ以外区域（C）阴影Ⅱ以外区域 （D）阴影Ⅱ和Ⅲ以外的区域波的