【名师导学】2014高考物理一轮 11.2机械波课件

1、第2节机械波,1形成和产生条件 (1)机械振动在介质中的传播，叫机械波简谐运动在 中的传播叫简谐波 (2)形成：介质可以看成是由大量质点构成，相邻质点间有相互作用力，当介质中的某一质点发生振动时，就会带动它周围的质点振动起来，形成机械波 (3)产生的条件：有波源，有介质,介质,一、机械波,2波的分类 (1)横波：质点的振动方向与 相互垂直的波，凸起部分的正中央叫波峰， 部分的正中央叫波谷 (2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在 上，质点分布密的部分叫 ，质点分布疏的部分叫 ,波的传播方向,凹陷,同一,条直线,密部,疏部,1波长 (1)定义：在波的传播方向上，两个相邻的在振动过程中对平衡位置

2、的位移总 的质点之间的距离叫做波长 (2)理解：在横波中，两个相邻的波峰(或波谷)间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻的密部(或疏部)中央间的距离等于波长波的传播实质就是波形的平移，波形在一个周期内向前平移的距离等于一个波长在一个周期内，振动在介质中传播的距离等于波长,相等,二、波长、频率和波速,2频率 波源的振动频率即波的频率，因为介质各质点做受迫振动，其振动是由波源的振动引起的，故各个质点的振动频率都等于波源的振动频率，不随介质的不同而变化 当波从一种介质进入另一种介质时，波的频率 3波速 波在介质中传播的快慢，叫波速,不变,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

3、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 四、波特有的现象 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,平衡位置,位移,正弦,各质点,三、波的图象,(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 的点，振动加强；凡到两波源的路程差为半个波长的 的点，振动减弱 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

4、比波长 (2)现象：波绕过障碍物继续传播,加强,减弱,整数倍,奇数倍,差不多,更小,3多普勒效应 (1)由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到的波的频率发生变化的现象叫多普勒效应 (2)注意：波源的频率不变，只是观察者接收到的波的频率发生变化 如果二者相互接近，观察者接收到的频率变大；如果二者相互远离，观察者接收到的频率变小,例1 运动周期为T，振幅为A，位于x0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐运动，该波源产生的一列简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失，一段时间后，该振动传播至某质点p，关于质点p振动的说法正确的是() A振幅一定为A B周期一定为T C速度的最

5、大值一定为v D开始振动的方向沿y轴向上或向下取决去他离波源的距离 E若p点与波源距离svT，则质点p的位移与波源的相同,题型一：波的形成与传播规律,【思路点拨】机械波的传播过程中，各质点都在前一质点的驱动下做受迫振动,【解析】由波的形成与传播可知，各质点都是在前一质点的驱动下做受迫振动，故其周期、频率、振幅都与波源的振动周期、频率、振幅相同，且起振方向也与波源的起振方向相同，若p点与波源距离svT，即为一个波长的距离，则质点p的振动情况与波源的相同，正确答案是ABE.,【答案】ABE,【方法与知识感悟】正确理解波的形成，应抓住以下几点： (1)机械波传播的是机械振动这一运动形式和能量； (2

6、)所有的质点都在其平衡位置附近振动，并不随波迁移； (3)所有质点都在其前一个质点的驱动下做受迫振动，故在无能量损失的情况下，各质点的周期、频率、振幅都与波源的周期、频率、振幅相同，起振方向也与波源的起振方向相同； (4)相距波长整数倍的两质点的振动情况完全相同，相距半个波长的奇数倍的两质点的振动情况完全相反,题型二：波动图象的理解应用 例2 一列简谐横波在t0时的波形图如图所示介质中x2 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y10sin(5t)cm.关于这列简谐波，下列说法正确的是() A周期为4.0 s B振幅为20 cm C传播方向沿x轴正向 D传播速度为10 m/s,【答案】CD

7、,【方法与知识感悟】1.由波的图象可获取的信息 (1)波长 (2)各质点振动的振幅 (3)该时刻各质点的位移 (4)各质点的加速度方向 (5)若已知波的传播方向，就能确定各质点的速度方向,2质点振动方向与波传播方向的互判,例3 如图甲为一列简谐横波在t0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置为x1 m处的质点，Q是平衡位置为x4 m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则() At0.15 s时，质点Q的加速度达到正向最大 Bt0.15 s时，质点P的运动方向沿y轴负方向 C从t0.10 s到t0.25 s，该波沿x轴正方向传播了 6 m D从t0.10 s到t0.25 s，质点P通过的路程为30

8、cm,题型三：波动图象与振动图象的综合问题,【思路点拨】正确理解波动图象与振动图象的区别与联系,【答案】AB,【方法与知识感悟】1.振动图象与波动图象的比较,2.振动图象与波动图象的联系 (1)由振动图象可确定波的传播周期，结合波动图象获取的波长信息，可求波的传播速度； (2)由振动图象确定质点的振动方向，从而联系波动图象可确定波的传播方向； (3)由两个质点的振动图象可画出某时刻两质点间的波动图象； (4)由某时刻的波动图象可确定某质点的振动图象,例4 已知在t1时刻简谐横波的波形如图中实线所示，在时刻t2该波的波形如图中虚线所示t2t1 0.02 s求： (1)该波可能的传播速度 (2)若

9、已知T t2t12T，且图中P质点在t1时刻的瞬时速度方向向上，求可能的波速 (3)若0.01 sT0.02 s，且从t1时刻起，图中Q质点比R质点先回到平衡位置，求可能的波速,题型四：波的多解问题,【思路点拨】(1)分析(1)时注意波传播的双向性和时间上的周期性造成的多解 (2)在(2)(3)中根据题意判断出波的传播方向 (3)在(2)(3)中根据周期条件判断出波传播距离与波长的关系,【方法与知识感悟】1.造成波动问题多解的主要因素： (1)周期性 时间周期性：时间间隔t与周期T的关系不确定 空间周期性：波传播距离x与波长的关系不确定 (2)双向性 传播方向双向性：波的传播方向不确定 振动方

10、向双向性：质点振动方向不确定,(3)波形的隐含性形成多解 在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其他信息均处于隐含状态这样波形就有多种情况，形成相关波动问题的多解 2解决此类问题时，往往采用从特殊到一般的思维方法，即找到一个周期内满足条件的特例，在此基础上，如知道时间关系则加nT；如知道空间关系则加n,题型五：波的叠加问题 例5 两列简谐波沿x轴相向而行，波速均为v0.4m/s，两波源分别位于A、B处，t0时的波形如图所示当t2.5 s时，M点的位移为_cm，N点的位移为_cm.,【思路点拨】根据波的传播规律，先确定两列波分别引起该质点振动的位移情况，再求合位移,【答案

11、】20,1(2012福建)一列简谐波沿x轴传播，t0时刻的波形如图甲所示，此时质点P正沿y轴负方向运动，其振动图象如图乙所示，则该波的传播方向和波速分别是( ) A沿x轴负方向，60 m/s B沿x轴正方向，60 m/s C沿x轴负方向，30 m/s D沿x轴正方向，30 m/s,A,CD,3(1)如图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处的人感受到的声波的频率为f2，则f1、f2与f的关系为 . (2)如图所示，横波1沿BP方向传播，B点的振动图象如图甲所示；横波2沿CP方向传播，C点的振动图象如图乙所示P与B相距40 cm，P与C相距

12、50 cm，波速都为20 cm/s.两横波振动方向相同，两横波在P处相遇，P点振幅为 cm.,f1ff2,70,AB,【巩固基础】,*2.如图所示，在同一均匀媒质中 有S1、S2两个波源，这两个波源的 频率、振动方向均相同，且振动 的步调完全一致，S1、S2之间相距 两个波长，D点为S1、S2连线中点，今以D点为圆心，以RDS1为半径画圆，且A1AA2和C1CC2为到两波源距离差等于的两条虚线，则S1、S2两波源产生的波发生干涉时( ) A根据对称性，D1、D2两点一定是振动加强点 B根据对称性，在圆上有无数个振动加强点 C根据波程差，在圆上除两波源外还有六个振动加强点,ACD,D振动加强点的

13、振动位移有时为正向最大，有时为负向最大，也有可能等于零 E振动加强点的振动位移总是正向最大,【解析】根据与相同波源的距离差为半波长的偶数倍处是干涉加强区；与相同波源的距离差为半波长的奇数倍处是干涉减弱区，在圆周上到两波源距离差等于0的两个加强点是D1、D2，到两波源距离差等于的四个加强点是A1、A2、C1、C2，故在圆周上除两波源外振动加强点共有六个，故选项AC正确，B错误；在波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇处是干涉加强区，但当两波都是平衡位置传播到该位置时，根据振动位移的矢量合成可知，振动加强区的合位移也为零，故选项D正确，E错误,3(2012浙江)用手握住较长软绳的一端连续上下抖动形成一列简

14、谐横波 某一时刻的波形如图所示 绳上a、b两质点均处于波峰位置下列说法正确的是( ) Aa、b两点之间的距离为半个波长 Ba、b两点振动开始时刻相差半个周期 Cb点完成全振动次数比a点多一次 Db点完成全振动次数比a点少一次,D,【解析】波的图象中相邻波峰间的两质点间的距离为一个波长，且振动开始时刻相差一个周期，所以选项A、B均错误；质点b开始振动的时刻比质点a晚一个周期，因此质点b完成全振动的次数比质点a少一次，所以选项D正确，选项C错误,【提升能力】,4(2012安徽)一列简谐波沿x轴 正方向传播，在t0时波形如图 1所示，已知波速为10 m/s.则t 0.1 s时正确的波形应是图2中的(

15、 ),C,*5.一列简谐横波沿直 线传播，该直线上的 a、b两点相距2.1 m， a点比b点离波源较近图中两条曲线分别表示平衡位置在a、b两点处质点的振动曲线从图示可知( ) A此列波的频率一定是25 Hz B此波从a点传播到b点的时间是0.01 s C此列波的传播速度可能是42 m/s D此列波的传播速度可能是30 m/s E此列波的波长可能是2.8 m,ADE,6一列简谐横波在t0时刻的波形如图中的实线所示，t0.02 s时刻的波形如图中虚线所示若该波的周期T大于0.02 s，则该波的传播速度可能是( ),B,A2 m/s B3 m/s C4 m/s D5 m/s,7一列波长大于1 m的横

16、波沿 x轴正方向传播处在x11 m 和x22 m的两质点A、B的振 动图象如图所示由此可知( ) A波长为4/3 m B波速为1 m/s C3 s末A、B两质点的位移相同 D1 s末A点的振动速度大于B点的振动速度,A,8(2012江苏)地震时，震源会同时产生两种波，一种是传播速度约为3.5 km/s的S波，另一种是传播速度约为7.0 km/s的P波一次地震发生时，某地震监测点记录到首次到达的P波比首次到达的S波早3 min.假定地震波沿直线传播，震源的振动周期为1.2 s，求震源与监测点之间的距离x和S波的波长.,9一简谐波在t0时的波 形图如图所示，位于x2 m 处的质点A做简谐运动 的表

17、达式为y10sin5t(cm)，求： (1)该波的传播速度； (2)在t0.95 s时，位于x3 m处的质点B偏离平衡位置的位移,10一根弹性绳沿x轴方向放置，左端在原点O，用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为1 s的简谐运动，于是在绳上形成一列简谐波如图求： (1)若从波传到平衡位置在x1 m处的M质点时开始计时，那么经过的时间t等于多少时，平衡位置在x4.5 m处的N质点恰好第一次沿y轴正方向通过平衡位置？在图中准确画出当时弹性绳上的波形 (2)从绳的左端点开始做简谐运动起，当它通过的总路程为88 cm时，N质点振动通过的总路程是多少？,11简谐横波沿x轴正向传播，处在x15 cm，x215 cm处的a、b两点的振动图象如(a)、(b)所示 (1)这列波的周期是多少？ (2)这列波的速度是多少？ (3)若波以最大速度沿x轴正