浙江省高三物理復(fù)習(xí) 第11章 第3講 機械波

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

(2)有能傳播機械振動的介質(zhì)．3．分類：(1)橫波：質(zhì)點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)點的振動方向與波的傳播方向在一直線上．質(zhì)點分布密的部分叫密部，疏的部分叫疏部．整理ppt4．機械波的傳播過程(1)機械波傳播的是振動形式和能量．質(zhì)點只在各自的平衡位置附近做振動，并不隨波遷移．后一質(zhì)點的振動總是落后于帶動它的前一質(zhì)點的振動．(2)介質(zhì)中各質(zhì)點的振動周期和頻率都與波源的振動周期和頻率相同．(3)由波源向遠處的各質(zhì)點都依次重復(fù)波源的振動．整理ppt二、描述機械波的物理量1．波長λ：兩個相鄰的，在振動過程中相對平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點間的距離叫波長．在橫波中，兩個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，都是一個波長．振動在一個周期內(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)進入另一種介質(zhì)時，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．波的獨立性原理：兩列波在空中相遇時將保持原來的特性(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)點均同時參與兩個振動，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，某些區(qū)域振動總是加強，某些區(qū)域的振動總是減弱，且加強和減弱的區(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)倍的點是振動加強點，波程差等于半個波長奇數(shù)倍的點是振動減弱點．整理ppt注意：振動加強點并不是始終在波峰，振動減弱點也并不始終在波谷，振動加強點以兩列波的振幅之和為振幅不停振動，振動減弱點以兩列波振幅之差為振幅振動．振動減弱點的位移可能在某個瞬時比振動加強的位移還要大．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；如果二者遠離，觀察者接收的頻率變?。⒁猓喊l(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源的真實頻率不發(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，所以強度相同的情況下，次聲波傳播距離更遠．利用次聲波可以預(yù)報海嘯、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．有機械波必有振動B．有機械振動必有波C．離波源遠的質(zhì)點振動周期長D．波源停振時，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)生機理及產(chǎn)生條件，一個質(zhì)點的振動會帶動鄰近質(zhì)點的振動，使振動這種運動形式向外傳播出去而形成機械波，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；波動形成以后，各質(zhì)點的振動都先后重復(fù)波源的振動，故各質(zhì)點的振動周期是一樣的，C錯；大量質(zhì)點的振動所形成的波動不會因波源的停振而消失，因為能量不會無緣無故地消失，故D錯．故選A.整理pptB解析：停止撞鐘后，大鐘的振動不會立即消失，因為振動能量不會憑空消失，再振動一段時間后，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)點之間的距離為1m,當(dāng)t＝0時,A開始向上振動,經(jīng)過0.1s第一次到達最大位移,此時波傳播到C點,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,F到達最大的位移D.波傳播到J點時共歷時0.45s,這時質(zhì)點H到達最大位移圖11-3-1整理ppt解析：依題意建立t＝0.1s時的機械波的模型，如圖a所示，再經(jīng)過0.2s即從t＝0開始到t′＝0.3s，此時刻機械波的模型如圖b所示．由此可推算出傳播到質(zhì)點J時，機械波的模型如圖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)點上下振動形成的波是橫波B．質(zhì)點水平振動形成的波是縱波C．波沿水平方向傳播，質(zhì)點在豎直方向上下振動，這類波一定是橫波D．質(zhì)點沿水平方向振動，波沿水平方向傳播，這類波一定是縱波解析：D選項中注意空間的想象．比如，質(zhì)點左右振動而波前后傳播時仍為橫波．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，因為沒有穩(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，振動加強的點只是波峰與波峰相遇的點C．兩列頻率相同的波相遇時，如果介質(zhì)中的某點振動是加強的，某時刻該質(zhì)點的位移可能是零D．兩列頻率相同的波相遇時，振動加強的質(zhì)點的位移總是比振動減弱的質(zhì)點的位移大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；兩列頻率相同的波相遇時，振動加強的點不只是波峰與波峰、波谷與波谷相遇的點，所以B錯；振動加強的點僅是振幅加大，但仍在平衡位置附近振動，也一定有位移為零的時刻，所以選項C正確，選項D錯誤．點評：波的疊加原理是幾列波相遇時的一般規(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是兩個相干波源，它們振動同步且振幅相同．實線和虛線分別表示在某一時刻它們所發(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，下列說法中正確的有()圖11-3-3整理pptA．該時刻a質(zhì)點振動減弱，b、c質(zhì)點振動最強，d質(zhì)點振動既不是加強也不是減弱B．該時刻a質(zhì)點振動減弱，b、c、d質(zhì)點振動都加強C．a(chǎn)質(zhì)點的振動始終是減弱的，b、c、d質(zhì)點的振動始終是加強的D．再過T/4后，a、b、c三個質(zhì)點都將處于各自的平衡位置，因此振動減弱整理ppt解析：該時刻a質(zhì)點振動減弱，b、c質(zhì)點振動加強，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”時振動加強，從圖中可以看出，d是S1、S2連線的中垂線上的一點，到S1、S2的距離相等，所以必然為振動加強點．答案為BC.

整理ppt點評：描述振動強弱的物理量是振幅，而振幅不是位移．每個質(zhì)點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，所以振動加強的點無論處于波峰還是波谷，振動始終是加強的．整理ppt例5、如圖11-3-3所示是觀察水面波衍射的實驗裝置,AC和BD是兩塊擋板,AB是一個孔,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波長,從圖中可看出孔AB的尺寸小于一個波長,所以此時能明顯地觀察到波的衍射現(xiàn)象,A錯誤；整理ppt因為穿過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點是BE連線的中點，下列說法中正確的是()圖11-3-4整理pptA．C、E兩點都保持靜止不動B．圖示時刻A、B兩點的豎直高度差為20cmC．圖示時刻C點正處于平衡位置且向水面上運動D．從圖示的時刻起經(jīng)0.25s，B點通過的路程為20cm解析：由波的干涉知識可知圖中的質(zhì)點A、B、E的連線處波峰和波峰或波谷和波谷疊加是加強區(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兩點是振動的加強點，不可能靜止不動．所以選項A是錯誤的．整理ppt在圖時刻，A在波峰，B在波谷，它們振動是加強的，振幅均為兩列波的振幅之和，均為10cm，此時的高度差為