2019版高考物理大一輪復習 專題十三 機械振動 機械波 光 電磁波 相對論簡介 第2講 機械波課件.ppt

第2講機械波 一 機械波1 定義 在介質中的傳播叫做機械波 2 形成條件 機械振動 機械振動 介質 1 有發(fā)生 的波源 2 有傳播 垂直 波峰 波谷 3 分類 同一直線 密部 疏部 1 橫波 質點的振動方向與波的傳播方向相互 的波 有 凸部 和 凹部 2 縱波 質點的振動方向與波的傳播方向在 上的波 有 和 4 傳播特點 形式 能量 遷移 1 機械波傳播的只是振動的 和 質點只在各自的平衡位置附近做簡諧運動 并不隨波 2 介質中各質點的振幅相同 振動周期和頻率都與 的振動周期和頻率相同 3 一個周期內 質點完成一次全振動 通過的路程為 位移為零 波源 4A 二 波長 波速和波的圖象1 波長 波速 頻率及其關系 1 波長 在波動中 總是相同的兩個相鄰質點 間的距離 振動相位 介質本身 2 波速v 波在介質中的傳播速度 由 的性質決定 3 頻率f 由 決定 等于波源的振動頻率 4 波長 波速和頻率的關系 v 波源 f 2 波的圖象 1 坐標軸 橫軸表示各質點的 縱軸表示該時刻 各質點的 平衡位置 位移 各質點 2 意義 表示在波的傳播方向上 某時刻 離開平衡位置的位移 3 圖象 4 振動圖象與波動圖象的比較 續(xù)表 基礎檢測 甲 乙 圖13 2 1 A 該波沿 x方向傳播 波速為1m sB 該波的頻率為0 125Hz C 質點a經過4s振動的路程為4mD 此時刻質點a的速度沿 y方向E 質點a在t 2s時速度為零 三 波的干涉和衍射現象多普勒效應 1 波的干涉 相同 加強區(qū) 減弱區(qū) 1 條件 兩列波的頻率必須 2 現象 形成 和 相互隔開的穩(wěn)定的干涉 圖樣 小 相差不多 繞過障礙物 2 波的衍射 相對運動 聲源頻率 1 條件 障礙物或孔的尺寸比波長 或 2 現象 波能夠 或孔繼續(xù)向前傳播 3 多普勒效應 不變 變化 1 條件 聲源和觀察者之間有 2 現象 觀察者感到 發(fā)生變化 3 實質 聲源頻率 觀察者接收到的頻率 基礎檢測 2 下列物理現象 在春天里一次閃電過后 有時雷聲轟鳴不絕 聞其聲而不見其人 學生圍繞振動的音叉轉一圈會聽到忽強忽弱的聲音 當正在鳴笛的火車向著我們疾駛而來時 我們聽到汽笛聲的音調變高 請問 是波的 現象 屬于波的衍射現象的是 屬于多普勒效應的是 答案 反射 考點1 波的傳播的多解問題 重點歸納1 造成波動問題多解的主要因素 1 周期性 時間周期性 時間間隔 t與周期T的關系不明確 空間周期性 波傳播的距離 x與波長 的關系不明確 2 雙向性 傳播方向雙向性 波的傳播方向不確定 振動方向雙向性 質點振動方向不確定 2 解決波的多解問題的思路 一般采用從特殊到一般的思維方法 即找出一個周期內滿足條件的關系 t或 x 若此關系為時間 則t nT t n 0 1 2 若此關系為距離 則x n x n 0 1 2 考題題組 1 多選 2017年吉林長春三模 一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播 t時刻波形圖如圖13 2 2中的實線所示 此時波剛好傳到P點 t 0 6s時刻的波形如圖中的虛線所示 a b c P Q是介質中的質點 則下列說法正確的是 圖13 2 2 A 這列波的波速可能為50m s B 質點a在這段時間內通過的路程一定小于30cmC 質點c在這段時間內通過的路程可能為60cm D 若周期T 0 8s 則在t 0 5s時刻 質點b P的位 移相同 E 若周期T 0 8s 從t 0 4s時刻開始計時 則質點c 的振動方程為x 0 1sin t m 答案 ACD 2 2015年新課標 卷 甲 乙兩列簡諧橫波在同一介質中分別沿x軸正向和負向傳播 波速均為v 25cm s 兩列波在t 0時的波形曲線如圖13 2 3所示 求 1 t 0時 介質中偏離平衡位置位移為16cm的所有質點 的x坐標 2 從t 0開始 介質中最早出現偏離平衡位置位移為 16 cm的質點的時間 圖13 2 3 解 1 兩列波的振幅均為8cm 故偏離平衡位置位移為 16cm的質點應為兩列波的波峰相遇處的質點 根據波形圖可知 甲 乙的波長分別為 甲 50cm 乙 60cm 則甲 乙兩列波的波峰坐標分別為 x甲 50 50k1 cm k1 0 1 2 3 x乙 50 60k2 cm k2 0 1 2 3 綜上分析 所有波峰和波峰相遇的質點x坐標應為x 50 300n cm n 0 1 2 3 考點2波的干涉 衍射 多普勒效應 重點歸納 2 圖象法 在某時刻波的干涉的波形圖上 波峰與波峰 或波谷與波谷 的交點 一定是加強點 而波峰與波谷的交點一定是減弱點 各加強點或減弱點各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線 形成加強線和減弱線 兩種線互相間隔 加強點與減弱點之間各質點的振幅介于加強點與減弱點的振幅之間 2 多普勒效應的成因分析 1 接收頻率 觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間 內接收到的完全波的個數 2 當波源與觀察者相互靠近時 觀察者接收到的頻率變大 當波源與觀察者相互遠離時 觀察者接收到的頻率變小 考題題組 3 如圖13 2 4所示 在某一均勻介質中 A B是振動情況完全相同的兩個波源 其簡諧運動表達式均為x 0 1sin20 t m 介質中P點與A B兩波源間的距離分別為4m和5m 兩波源形成的簡諧波分別沿AP BP方向傳播 波速都是10m s 1 求簡諧橫波的波長 2 通過分析說明P點是振動加強點還是減弱點 圖13 2 4 4 如圖13 2 5所示表示兩個相干波源S1 S2產生的波在同一種均勻介質中相遇 圖中實線表示波峰 虛線表示波谷 c和f分別為ae和bd的中點 則 圖13 2 5 1 在a b c d e f六點中 振動加強的點是 振動減弱的點是 2 若兩振源S1和S2振幅相同 此時刻位移為零的點是 b d f 答案 1 a c e 2 b c d f 易錯點波的傳播方向與質點振動方向的互判1 互判方法 2 求解波動圖象與振動圖象綜合類問題可采用 一分 一 看 二找 的方法 1 分清振動圖象與波動圖象 看清橫坐標 2 看清橫 縱坐標的單位 尤其要注意單位前的數量級 3 找準波動圖象對應的時刻 4 找準振動圖象對應的質點 例1 多選 簡諧橫波在均勻介質中沿直線傳播 P Q是傳播方向上相距10m的兩質點 波先傳到P 當波傳到Q開始 計時 P Q兩質點的振動圖象如圖13 2 6所示 則 圖13 2 6A 質點Q開始振動的方向沿y軸正方向B 該波的周期為6sC 該波從P傳到Q的時間可能為7sD 該波的傳播速度可能為2m sE 該波的波長可能為6m 備考策略 此題是對振動圖象及機械波傳播問題的考查 首先要掌握已知振動圖象判斷質點振動方向的基本方法以及波速 波長及周期的關系 此題中要考慮波形傳播的重復性及多解問題 這是題目的難點所在 觸類旁通 多選 2017年四川資陽一診 某橫波在介質中沿x軸傳播 圖13 2 7甲是t 1s時的波形圖 圖乙是介質中x 2m處質點的振動圖象 則下列說法正確的是 甲 乙 圖13 2 7A 波沿x軸正向傳播 波速為1m sB t 2s時 x 2m處質點的振動方向為y軸負向C x 1m處質點和x 2m處質點振動步調總相同D 在1s的時間內 波動圖象上任意質點通過的路程都是10cmE 在t 1s到t 2s的時間內 x 0 5m處的質點運動速度先增大后減小