浙江省高三物理復(fù)習(xí) 第11章 第3講 機(jī)械波

第3講機(jī)械波整理ppt一、機(jī)械波1．定義：機(jī)械振動在介質(zhì)中傳播就形成了機(jī)械波．2．產(chǎn)生條件：(1)有做機(jī)械振動的物體作為波源．

(2)有能傳播機(jī)械振動的介質(zhì)．3．分類：(1)橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向垂直．凸起部分叫波峰，凹下部分叫波谷．液體和氣體不能傳播橫波．(2)縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向在一直線上．質(zhì)點(diǎn)分布密的部分叫密部，疏的部分叫疏部．整理ppt4．機(jī)械波的傳播過程(1)機(jī)械波傳播的是振動形式和能量．質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近做振動，并不隨波遷移．后一質(zhì)點(diǎn)的振動總是落后于帶動它的前一質(zhì)點(diǎn)的振動．(2)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動周期和頻率都與波源的振動周期和頻率相同．(3)由波源向遠(yuǎn)處的各質(zhì)點(diǎn)都依次重復(fù)波源的振動．整理ppt二、描述機(jī)械波的物理量1．波長λ：兩個(gè)相鄰的，在振動過程中相對平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點(diǎn)間的距離叫波長．在橫波中，兩個(gè)相鄰的波峰或相鄰的波谷之間的距離．在縱波中兩相鄰的密部(或疏部)中央間的距離，都是一個(gè)波長．振動在一個(gè)周期內(nèi)在介質(zhì)中傳播的距離等于波長．整理ppt2．周期T與頻率f：T＝1/f，波的頻率由振源決定，在任何介質(zhì)中傳播波的頻率不變．波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，唯一不變的是頻率(或周期)，波速與波長都發(fā)生變化．3．波速v：單位時(shí)間內(nèi)波向外傳播的距離．v＝x/t＝λ/T＝λf，波速的大小由介質(zhì)決定．整理ppt三、說明：1．波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率不會發(fā)生變化，速度和波長將發(fā)生改變．2．波的獨(dú)立性原理：兩列波在空中相遇時(shí)將保持原來的特性(λ、A、f及振動方向)沿原方向傳播而互不干擾．整理ppt四、波的特有現(xiàn)象1．波的疊加：在兩列波重疊區(qū)域，各質(zhì)點(diǎn)均同時(shí)參與兩個(gè)振動，其振動的位移等于兩列波分別引起位移的矢量和．2．波的干涉(1)概念：當(dāng)頻率相同的兩波相遇時(shí)，某些區(qū)域振動總是加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動總是減弱，且加強(qiáng)和減弱的區(qū)域互相間隔的現(xiàn)象，叫做波的干涉．整理ppt(2)形成穩(wěn)定干涉圖樣必須滿足相干波源的條件，即：兩列波頻率相同、振動方向相同、相差恒定．(3)振動情況完全相同的兩列波形成的干涉圖樣中，波程差等于波長整數(shù)倍的點(diǎn)是振動加強(qiáng)點(diǎn)，波程差等于半個(gè)波長奇數(shù)倍的點(diǎn)是振動減弱點(diǎn)．整理ppt注意：振動加強(qiáng)點(diǎn)并不是始終在波峰，振動減弱點(diǎn)也并不始終在波谷，振動加強(qiáng)點(diǎn)以兩列波的振幅之和為振幅不停振動，振動減弱點(diǎn)以兩列波振幅之差為振幅振動．振動減弱點(diǎn)的位移可能在某個(gè)瞬時(shí)比振動加強(qiáng)的位移還要大．整理ppt3．波的衍射(1)概念：波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波的衍射．(2)發(fā)生明顯衍射的條件：障礙物或孔的尺寸比波長小或差不多．4．多普勒效應(yīng)(1)由于波源和觀察者之間有相對運(yùn)動，使觀察者感到波源的振動頻率發(fā)生了變化的現(xiàn)象．整理ppt(2)如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率增大；如果二者遠(yuǎn)離，觀察者接收的頻率變?。⒁猓喊l(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的真實(shí)頻率不發(fā)生任何變化，只是觀察都接收的頻率發(fā)生了變化．五、聲波(1)發(fā)聲體的振動在空氣中的傳播就是聲波．人耳能聽到的聲波的頻率范圍在20Hz到20000Hz之間．聲波是縱波整理ppt(2)次聲波：頻率低于20Hz的聲波．由于次聲波的波長較長，更容易發(fā)生衍射，所以強(qiáng)度相同的情況下，次聲波傳播距離更遠(yuǎn)．利用次聲波可以預(yù)報(bào)海嘯、臺風(fēng)等．(3)超聲波：頻率高于20000Hz的聲波．超聲波的波長短，不易發(fā)生衍射，基本上沿直線傳播，因此，可以定向發(fā)射和接收．超聲波有很強(qiáng)的穿透能力，能穿透幾厘米厚的金屬．利用超聲波的直線傳播特點(diǎn)和穿透能力的儀器有：超聲波探傷儀、B超等．整理ppt一、波的形成條件例1、關(guān)于振動和波的關(guān)系，下列說法中正確的是()A．有機(jī)械波必有振動B．有機(jī)械振動必有波C．離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動周期長D．波源停振時(shí)，介質(zhì)中的波動立即停止A整理ppt解析：要分清振動與波動的關(guān)系，必須明確其產(chǎn)生機(jī)理及產(chǎn)生條件，一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動會帶動鄰近質(zhì)點(diǎn)的振動，使振動這種運(yùn)動形式向外傳播出去而形成機(jī)械波，但在缺少介質(zhì)的情況下，波動現(xiàn)象就無法發(fā)生，故A對B錯(cuò)；波動形成以后，各質(zhì)點(diǎn)的振動都先后重復(fù)波源的振動，故各質(zhì)點(diǎn)的振動周期是一樣的，C錯(cuò)；大量質(zhì)點(diǎn)的振動所形成的波動不會因波源的停振而消失，因?yàn)槟芰坎粫o緣無故地消失，故D錯(cuò)．故選A.整理pptB解析：停止撞鐘后，大鐘的振動不會立即消失，因?yàn)檎駝幽芰坎粫{空消失，再振動一段時(shí)間后，由于阻尼作用，振動才逐漸消失．故B正確．整理ppt二、波的傳播規(guī)律例2、如圖11-3-1所示,A是波源,各質(zhì)點(diǎn)之間的距離為1m,當(dāng)t＝0時(shí),A開始向上振動,經(jīng)過0.1s第一次到達(dá)最大位移,此時(shí)波傳播到C點(diǎn),則下列說法中正確的是()A.波的傳播速度是10m/s,周期是0.4sB.波的頻率是2.5Hz,波長是4mC.再經(jīng)0.2s，波傳播到G點(diǎn),F到達(dá)最大的位移D.波傳播到J點(diǎn)時(shí)共歷時(shí)0.45s,這時(shí)質(zhì)點(diǎn)H到達(dá)最大位移圖11-3-1整理ppt解析：依題意建立t＝0.1s時(shí)的機(jī)械波的模型，如圖a所示，再經(jīng)過0.2s即從t＝0開始到t′＝0.3s，此時(shí)刻機(jī)械波的模型如圖b所示．由此可推算出傳播到質(zhì)點(diǎn)J時(shí)，機(jī)械波的模型如圖c所示，建立起這樣的動態(tài)物理模型，本題的問題就明朗化了．整理ppt整理ppt整理ppt變式訓(xùn)練2、下列關(guān)于橫波與縱波的說法中，正確的是()A．質(zhì)點(diǎn)上下振動形成的波是橫波B．質(zhì)點(diǎn)水平振動形成的波是縱波C．波沿水平方向傳播，質(zhì)點(diǎn)在豎直方向上下振動，這類波一定是橫波D．質(zhì)點(diǎn)沿水平方向振動，波沿水平方向傳播，這類波一定是縱波解析：D選項(xiàng)中注意空間的想象．比如，質(zhì)點(diǎn)左右振動而波前后傳播時(shí)仍為橫波．答案為C.C整理ppt三、波的干涉、衍射例3、關(guān)于波的疊加和干涉,下列說法中正確的是()A．兩列頻率不相同的波相遇時(shí)，因?yàn)闆]有穩(wěn)定的干涉圖樣，所以波沒有疊加B．兩列頻率相同的波相遇時(shí)，振動加強(qiáng)的點(diǎn)只是波峰與波峰相遇的點(diǎn)C．兩列頻率相同的波相遇時(shí)，如果介質(zhì)中的某點(diǎn)振動是加強(qiáng)的，某時(shí)刻該質(zhì)點(diǎn)的位移可能是零D．兩列頻率相同的波相遇時(shí)，振動加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)的位移總是比振動減弱的質(zhì)點(diǎn)的位移大C整理ppt解析：根據(jù)波的疊加原理，只要兩列波相遇就會疊加，所以A錯(cuò)；兩列頻率相同的波相遇時(shí)，振動加強(qiáng)的點(diǎn)不只是波峰與波峰、波谷與波谷相遇的點(diǎn)，所以B錯(cuò)；振動加強(qiáng)的點(diǎn)僅是振幅加大，但仍在平衡位置附近振動，也一定有位移為零的時(shí)刻，所以選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．點(diǎn)評：波的疊加原理是幾列波相遇時(shí)的一般規(guī)律，而干涉現(xiàn)象是頻率相同的兩列特殊波疊加的結(jié)果．整理ppt例4、如圖11-3-2所示，S1、S2是兩個(gè)相干波源，它們振動同步且振幅相同．實(shí)線和虛線分別表示在某一時(shí)刻它們所發(fā)出的波的波峰和波谷．關(guān)于圖中所標(biāo)的a、b、c、d四點(diǎn)，下列說法中正確的有()圖11-3-3整理pptA．該時(shí)刻a質(zhì)點(diǎn)振動減弱，b、c質(zhì)點(diǎn)振動最強(qiáng)，d質(zhì)點(diǎn)振動既不是加強(qiáng)也不是減弱B．該時(shí)刻a質(zhì)點(diǎn)振動減弱，b、c、d質(zhì)點(diǎn)振動都加強(qiáng)C．a(chǎn)質(zhì)點(diǎn)的振動始終是減弱的，b、c、d質(zhì)點(diǎn)的振動始終是加強(qiáng)的D．再過T/4后，a、b、c三個(gè)質(zhì)點(diǎn)都將處于各自的平衡位置，因此振動減弱整理ppt解析：該時(shí)刻a質(zhì)點(diǎn)振動減弱，b、c質(zhì)點(diǎn)振動加強(qiáng)，這不難理解．但是d既不是波峰和波峰疊加，又不是波谷和波谷疊加，如何判定其振動強(qiáng)弱？這就要用到充要條件：“到兩波源的路程之差是波長的整數(shù)倍”時(shí)振動加強(qiáng)，從圖中可以看出，d是S1、S2連線的中垂線上的一點(diǎn)，到S1、S2的距離相等，所以必然為振動加強(qiáng)點(diǎn)．答案為BC.

整理ppt點(diǎn)評：描述振動強(qiáng)弱的物理量是振幅，而振幅不是位移．每個(gè)質(zhì)點(diǎn)在振動過程中的位移是在不斷改變的，但振幅是保持不變的，所以振動加強(qiáng)的點(diǎn)無論處于波峰還是波谷，振動始終是加強(qiáng)的．整理ppt例5、如圖11-3-3所示是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置,AC和BD是兩塊擋板,AB是一個(gè)孔,O是波源.圖中已畫出波源所在區(qū)域的波的傳播情況，每兩條相鄰的波紋(圖中曲線)之間距離表示一個(gè)波長,則波經(jīng)過孔之后的傳播情況,下列描述正確的是()圖11-3-3整理pptA．此時(shí)不能觀察到波的明顯衍射現(xiàn)象B．擋板前后波紋間距離相等C．如果將孔縮小，將觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D．如果孔的大小不變，而波的頻率增加，能更明顯觀察到衍射現(xiàn)象解析：根據(jù)能有明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔的尺寸比波長小或差不多.圖中兩波紋之間距離即為一個(gè)波長,從圖中可看出孔AB的尺寸小于一個(gè)波長,所以此時(shí)能明顯地觀察到波的衍射現(xiàn)象,A錯(cuò)誤；整理ppt因?yàn)榇┻^擋板小孔后的波速不變，頻率相同，所以波長也相同，B正確；若將孔AB縮小更能滿足明顯衍射現(xiàn)象的條件，能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，C錯(cuò)誤；若將波源頻率增大，由于波速不變，所以波長變小，將可能不滿足明顯衍射現(xiàn)象的條件，也有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象，D錯(cuò)誤．故答案為C.整理ppt變式訓(xùn)練4、如圖11-3-4所示表示兩列相干水波的疊加情況，圖中的實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷．設(shè)兩列波的振幅均為5cm，且圖示的范圍內(nèi)振幅不變，波速和波長分別為1m/s和0.5m.C點(diǎn)是BE連線的中點(diǎn)，下列說法中正確的是()圖11-3-4整理pptA．C、E兩點(diǎn)都保持靜止不動B．圖示時(shí)刻A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為20cmC．圖示時(shí)刻C點(diǎn)正處于平衡位置且向水面上運(yùn)動D．從圖示的時(shí)刻起經(jīng)0.25s，B點(diǎn)通過的路程為20cm解析：由波的干涉知識可知圖中的質(zhì)點(diǎn)A、B、E的連線處波峰和波峰或波谷和波谷疊加是加強(qiáng)區(qū)，過D、F的連線處和過P、Q的連線處波峰和波谷疊加是減弱區(qū)．C、E兩點(diǎn)是振動的加強(qiáng)點(diǎn)，不可能靜止不動．所以選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的．整理ppt在圖時(shí)刻，A在波峰，B在波谷，它們振動是加強(qiáng)的，振幅均為兩列波的振幅之和，均為10cm，此時(shí)的高度差為