物理第十二章 機(jī)械振動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(zhǎng):在波動(dòng)中,振動(dòng)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(dòng)中,介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率都是相同的,都等于_的振動(dòng)頻率。(3)波速v、波長(zhǎng)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(wú)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(kāi)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(dòng)或由各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)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(zhǎng) 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(zhǎng)軟繩端點(diǎn)O以周期T在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)繩上的其他質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)形成簡(jiǎn)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(zhǎng)。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(lè)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(dòng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(dòng)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(zhǎng)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(dòng)圖象與波的圖象振動(dòng)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(jiǎn)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(kāi)始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖象。下列說(shuō)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(guò)4s振動(dòng)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(jiǎn)諧橫波波長(zhǎng)為=8m,周期T=8s,所以波速為,該時(shí)刻開(kāi)始質(zhì)點(diǎn)b向上運(yùn)動(dòng),所以該波沿-x方向傳播,A錯(cuò)誤;經(jīng)過(guò)4s(半個(gè)周期)質(zhì)點(diǎn)a振

6、動(dòng)的路程為2A=1m,B錯(cuò)誤;此刻質(zhì)點(diǎn)a運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)諧橫波,當(dāng)波傳到2.0m處的P點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),該時(shí)刻波形如圖所示。t=0.9s時(shí),觀測(cè)到質(zhì)點(diǎn)P第三次到達(dá)波峰位置。下列說(shuō)法正確的是 ()A.波速為0.5m/sB.經(jīng)1.4s質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)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(jiǎn)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(dòng)圖象綜合類問(wèn)題求解策略:“一分、一看、二找”1.分清振動(dòng)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(dòng)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(jí)。3.找準(zhǔn)波的圖象對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。4.找準(zhǔn)振動(dòng)圖象對(duì)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(wèn)題1.造成波多解問(wèn)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(zhǎng)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(dòng)方向雙向性:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定。(3)波形的隱含

8、性形成多解在波的問(wèn)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(wèn)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(jiǎn)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(dòng)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(jiǎn)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(zhǎng)),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(guò)0.5s,b點(diǎn)可能在波谷位置D.從此時(shí)刻起經(jīng)過(guò)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(wèn)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(zhǎng)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(huì)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(duì)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(guò)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(dòng)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(dòng)吹口哨,一位女同學(xué)坐在秋千上來(lái)回?cái)[動(dòng),據(jù)圖乙,下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說(shuō)法正確的是()A.女同學(xué)從A向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,她感覺(jué)哨聲音調(diào)變高B.女同學(xué)從E向D運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,她感覺(jué)哨聲音調(diào)變高C.女同學(xué)在點(diǎn)C向右運(yùn)動(dòng)時(shí),她感覺(jué)哨聲音調(diào)不變D.女同學(xué)在點(diǎn)C向左運(yùn)動(dòng)時(shí),她感覺(jué)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(guò)程中,只要

13、她有向右的速度,她都有靠近聲源的趨勢(shì),根據(jù)多普勒效應(yīng),她都會(huì)感到哨聲音調(diào)變高;反之,女同學(xué)向左運(yùn)動(dòng)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(shuō)法正確的是 ()A.同一波面上的各點(diǎn)振動(dòng)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(dòng)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(wú)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(dòng)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(dòng)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(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)與振動(dòng)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(dòng)始終是加強(qiáng)的,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)最激烈,振動(dòng)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(dòng)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(dòng)減弱點(diǎn)。減弱是指兩列波分別引起的振動(dòng)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(dòng)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(dòng)減弱區(qū),它們的連線都是減弱區(qū)。