第二節(jié)機械波

第二節(jié)機械波一、機械波1．機械波的產(chǎn)生(1)定義：機械振動在_______中的傳播過程，叫做機械波．(2)產(chǎn)生條件：_________和__________．(3)產(chǎn)生過程：沿波的傳播方向上各質(zhì)點的振動都受它前一個質(zhì)點的帶動而做________振動，對簡諧波而言各質(zhì)點振動的________和______都相同，各質(zhì)點只在自己的_______________附近振動．介質(zhì)波源介質(zhì)受迫振幅第二節(jié)機械波2．波的分類(1)橫波：質(zhì)點的振動方向與_______________相互垂直的波，凸起部分叫波峰，_____部分叫波谷．(2)縱波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在_____________上，質(zhì)點分布密的叫________，質(zhì)點分布疏的叫____________．3．描述機械波的物理量(1)波長λ：在波動中，振動相位____________的兩個相鄰質(zhì)點間的距離．在橫波中，兩個相鄰的_________

(或波谷)間的距離等于波長．波的傳播方向凹陷一直線同密部疏部總是相同波峰第二節(jié)機械波密部波長波源不變v＝λf介質(zhì)第二節(jié)機械波二、波的圖象1．圖象在平面直角坐標(biāo)系中，用橫坐標(biāo)表示介質(zhì)中各質(zhì)點的____________；用縱坐標(biāo)表示某一時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的________，連接各位移矢量的末端，得出的曲線即為波的圖象，簡諧波的圖象是________

(或余弦)曲線．2．物理意義：某一時刻介質(zhì)中___________相對平衡位置的位移．三、波特有的現(xiàn)象1．波的干涉(1)產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：頻率相同的兩列同性質(zhì)的波相遇．平衡位置位移正弦各質(zhì)點第二節(jié)機械波(2)現(xiàn)象：兩列波相遇時，某些區(qū)域振動總是_____，某些區(qū)域振動總是_________，且加強區(qū)和減弱區(qū)互相間隔．(3)對兩個完全相同的波源產(chǎn)生的干涉來說，凡到兩波源的路程差為一個波長________時，振動加強；凡到兩波源的路程差為半個波長的_________時，振動減弱．2．波的衍射(1)產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔(縫)的尺寸跟波長__________，或者比波長________．(2)現(xiàn)象：波繞過障礙物繼續(xù)傳播．加強減弱整數(shù)倍奇數(shù)倍差不多更小第二節(jié)機械波第二節(jié)機械波課堂互動講練一、振動和波的聯(lián)系與區(qū)別1．兩者的聯(lián)系(1)振動是波動的起因，波動是振動在介質(zhì)中的傳播．(2)沒有振動一定沒有波動，但沒有波動不一定沒有振動．2．兩者的區(qū)別(1)從研究對象看：振動是一個質(zhì)點或一個物體在某一平衡位置附近往復(fù)運動；而波動是介質(zhì)中大量質(zhì)點依次發(fā)生振動而形成的“集體運動”．第二節(jié)機械波(2)從運動原因看：振動是由于質(zhì)點所受回復(fù)力的作用引起的；而波動是由于介質(zhì)中相鄰質(zhì)點的帶動作用而形成的．(3)從能量的變化看：振動系統(tǒng)的動能和勢能相互轉(zhuǎn)換，如果是簡諧運動，在動能與勢能相互轉(zhuǎn)換過程中總的機械能保持不變；而波在傳播過程中，由振源帶動它相鄰的質(zhì)點運動，即振源將機械能傳遞給它的相鄰質(zhì)點，這個質(zhì)點再將能量傳遞給下一個質(zhì)點，因此說波的傳播過程也是一個能量傳播過程，當(dāng)波源停止振動，不再向外傳遞能量時，各個質(zhì)點的振動也會相繼停下來．第二節(jié)機械波3．振動圖象和波動圖象的比較第二節(jié)機械波第二節(jié)機械波第二節(jié)機械波即時應(yīng)用第二節(jié)機械波第二節(jié)機械波第二節(jié)機械波第二節(jié)機械波2．質(zhì)點振動方向與波傳播方向的互判圖象方法(1)微平移法：沿波的傳播方向?qū)⒉ǖ膱D象進行一微小平移，然后由兩條波形曲線來判斷．例如：波沿x軸正方向傳播，t時刻的波形曲線如圖中實線所示．將其沿v的方向移動一微小距離Δx，獲得如圖中虛線所示的圖線．可以判定：t時刻質(zhì)點A的振動方向向下，質(zhì)點B的振動方向向上，質(zhì)點C的振動方向向下第二節(jié)機械波圖象方法(2)“上、下坡”法沿著波的傳播方向看，上坡的點向下振動，下坡的點向上振動，即“上坡下、下坡上”．例如：圖中A點向上振動，B點向下振動，C點向上振動第二節(jié)機械波圖象方法(3)逆向描跡法逆著波的傳播方向用鉛筆描波形曲線，筆頭向上動，質(zhì)點的振動方向向上，筆頭向下動，質(zhì)點的振動方向就向下.第二節(jié)機械波圖象方法(4)同側(cè)法質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在波的圖象的同一側(cè)．如圖所示.第二節(jié)機械波第二節(jié)機械波第二節(jié)機械波第二節(jié)機械波(3)波形的隱含性形成多解在波動問題中，往往只給出完整波形的一部分，或給出幾個特殊點，而其余信息均處于隱含狀態(tài)．這樣，波形就有多種情況，形成波動問題的多解性．第二節(jié)機械波即時應(yīng)用第二節(jié)機械波A．若質(zhì)點a向下運動，則波是從左向右傳播的B．若質(zhì)點b向上運動，則波是從左向右傳播的C．若波從右向左傳播，則質(zhì)點a、c向下運動D．若波從右向左傳播，則質(zhì)點b、d向上運動第二節(jié)機械波第二節(jié)機械波三、波的干涉、衍射及多普勒效應(yīng)1．波的干涉與波的衍射的比較第二節(jié)機械波第二節(jié)機械波第二節(jié)機械波名師點睛：(1)加強區(qū)振動加強只是振幅變大，并不是質(zhì)點一直處于位移最大值．(2)只有符合干涉條件的兩列波相遇時才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象．(3)任何波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，而發(fā)生明顯的衍射需要一定的條件．第二節(jié)機械波3.(2011年福州階段檢測)a為聲源，發(fā)出聲波，b為接收者，接收a發(fā)出的聲波．a(chǎn)、b若運動，只限于沿兩者連線方向上．下列說法中正確的是(

)A．a(chǎn)靜止，b向a運動，則b收到的聲頻比a發(fā)出的高B．a(chǎn)、b向同一方向運動，則b收到的聲頻一定比a發(fā)出的高C．a(chǎn)、b向同一方向運動，則b收到的聲頻一定比a發(fā)出的低D．a(chǎn)、b都向相互背離的方向運動，則b收到的聲頻比a發(fā)出的高即時應(yīng)用第二節(jié)機械波解析：選A.波源不動觀察者向波源運動時接收頻率增大，故A正確，兩者都動時，相對距離減小時，頻率變高，相對距離增大時頻率變低，故B、C、D錯誤．第二節(jié)機械波經(jīng)典題型探究題型一例1波的形成及傳播規(guī)律應(yīng)用第二節(jié)機械波圖11－2－3第二節(jié)機械波第二節(jié)機械波第二節(jié)機械波第二節(jié)機械波第二節(jié)機械波【答案】見解析【規(guī)律總結(jié)】

(1)要明確波在傳播過程中，波的前沿的振動方向都是波源起振時的方向，沿傳播方向看后面質(zhì)點重復(fù)前面質(zhì)點的動作．(2)要重視將物理問題模型化，畫出物理過程的草圖，把波動過程展現(xiàn)在大腦中，這有利于物理問題的解決．第二節(jié)機械波題型二波動圖象和振動圖象的綜合應(yīng)用例2第二節(jié)機械波A．t＝0.15s時，質(zhì)點Q的加速度達到負(fù)向最大B．t＝0.15s時，質(zhì)點P的運動方向沿y軸負(fù)方向C．從t＝0.10s到t＝0.25s，該波沿x軸正方向傳播了6mD．從t＝0.10s到t＝0.25s，質(zhì)點P通過的路程為30cm【思路點撥】解決此題抓住兩點：(1)據(jù)乙圖得到周期及Q點0.10s時的振動情況．(2)據(jù)Q的振動情況結(jié)合甲圖判斷波動情況．第二節(jié)機械波【解析】由y-t圖象知，周期T＝0.20s，且在t＝0.10s時Q點在平衡位置沿y軸負(fù)方向運動，可以推斷波沿x軸負(fù)方向傳播，所以C錯；從t＝0.10s到t＝0.15s時，Δt＝0.05s＝T/4，質(zhì)點Q從圖甲所示的位置振動T/4到達負(fù)最大位移處，又加速度方向與位移方向相反，大小與位移的大小成正比，所以此時Q的加速度達到正向最大，而P點從圖甲所示位置運動T/4時正在由正最大位移處向平衡位置運動途中，速度沿y軸負(fù)方向，所以B對，A錯；振動的質(zhì)點在t＝1T內(nèi)，質(zhì)點運動的路程為4A；第二節(jié)機械波t＝T/2，質(zhì)點運動的路程為2A；但t＝T/4時，質(zhì)點運動的路程不一定是1A；t＝3T/4時，質(zhì)點運動的路程也不一定是3A.本題中從t＝0.10s到t＝0.25s內(nèi)，Δt＝0.15s＝3T/4，P點的起始位置既不是平衡位置，又不是最大位移處，所以在3T/4時間內(nèi)的路程不是30cm.【答案】

B【規(guī)律總結(jié)】解答此類問題，可以從振動圖象上得到周期、振幅、質(zhì)點振動方向等信息．再從波動圖象上得到波長、波速等信息．然后兩方面相結(jié)合，根據(jù)簡諧運動和波的傳播規(guī)律解答．第二節(jié)機械波題型三波的多解問題例3第二節(jié)機械波(1)這列波可能的波速；(2)若波速為280m/s，那么波的傳播方向向左還是向右？【思路點撥】若波向右傳播，則0.05s應(yīng)向右傳播多少，若波向左傳播，則向左傳播多少，還需要考慮波傳播的周期性嗎？若波速為280m/s，你能否算出0.05s時間內(nèi)向前傳播的距離，換算為波長，你能知道向左傳播還是向右傳播嗎？第二節(jié)機械波解題樣板第二節(jié)機械波第二節(jié)機械波【答案】見解題樣板【規(guī)律總結(jié)】機械波傳播過程中在時間和空間上的周期性、傳播方向上的雙向性、質(zhì)點振動方向的不確定性等都是形成波動問題多解的原因，解題時常出現(xiàn)漏解．第二節(jié)機械波題型四波的干涉和衍射現(xiàn)象例4第二節(jié)機械波(2)如圖11－2－11所示，表示兩列同頻率相干水波在t＝0時刻的疊加情況，圖中實線表示波峰，虛線表示波谷．已知兩列波的振幅均為2cm，波速為2m/s，波長為0.4m，E點在B、D連線和A、C連線的交點，下列說法正確的是(

)圖11－2－11第二節(jié)機械波第二節(jié)機械波(3)如圖11－2－12所示是觀察水波衍射的實驗裝置．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)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(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，下列描述錯誤的是(

)A．此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B．擋板前后波紋間距離相等C．如果將孔AB擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯觀察到衍射現(xiàn)象第二節(jié)機械波第二節(jié)機械波(2)圖中B、D均為振動加強的點，E位于B、D的中線上，故E也是振動加強點，而A、C兩點為波峰與波谷相遇，故是振動減弱點．圖中所示時刻，B點偏離平衡位置－4cm，而D點偏離平衡位置4cm，故二者豎直高度差為8cm，再過0.05s，兩列波的波峰恰在E點相遇，故E點偏離平衡位置的距離將達到4cm.