物理學案（新教材粵教版）第八章第2講機械波

第2講機械波目標要求1.知道機械波的形成條件及特點.2.掌握波速、波長和頻率的關系，會分析波的圖像.3.知道波的干涉、衍射和多普勒效應，掌握干涉、衍射的條件．考點一機械波與波的圖像1．機械波(1)機械波的形成條件①有發(fā)生機械振動的________．②有傳播________，如空氣、水等．(2)傳播特點①機械波傳播的只是振動的________和________，質(zhì)點只在各自的平衡位置附近做簡諧運動，并不隨波________．②波傳到任意一點，該點的起振方向都和波源的起振方向________．③介質(zhì)中每個質(zhì)點都做________振動，因此，任一質(zhì)點的振動頻率和周期都和波源的振動頻率和周期________．④波源經(jīng)過一個周期T完成一次全振動，波恰好向前傳播一個波長的距離．2．波的圖像(1)坐標軸：橫軸表示各質(zhì)點的______________，縱軸表示該時刻各質(zhì)點的________．(2)意義：表示在波的傳播方向上，某時刻各質(zhì)點離開________________的位移．(3)圖像(如圖)3．波長、波速、頻率及其關系(1)波長λ：在波的傳播方向上，振動相位總是________的兩個相鄰質(zhì)點間的距離．(2)波速v：波在介質(zhì)中的傳播速度，由______本身的性質(zhì)決定．(3)頻率f：由波源決定，等于波源的______________________________________________．(4)波長、波速和頻率(周期)的關系：v＝eq\f(λ,T)＝________.1．在機械波傳播過程中，介質(zhì)中的質(zhì)點沿著波的傳播方向移動．()2．通過波的圖像可以找出任一質(zhì)點在任意時刻的位移．()3．機械波在傳播過程中，各質(zhì)點振動的周期、起振方向都相同．()4．機械波在一個周期內(nèi)傳播的距離是振幅的4倍．()5．波速表示介質(zhì)中質(zhì)點振動的快慢．()1．波的周期性(1)質(zhì)點振動nT(n＝1,2,3，…)時，波形不變．(2)在波的傳播方向上，當兩質(zhì)點平衡位置間的距離為nλ(n＝1,2,3，…)時，它們的振動步調(diào)總相同；當兩質(zhì)點平衡位置間的距離為(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2,3，…)時，它們的振動步調(diào)總相反．2．波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的互判“上下坡”法沿波的傳播方向，“上坡”時質(zhì)點向下振動，“下坡”時質(zhì)點向上振動“同側”法波形圖上某點表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖線同側“微平移”法將波形沿傳播方向進行微小的平移，再由對應同一x坐標的兩波形曲線上的點來判斷質(zhì)點振動方向考向1波的形成及傳播例1(2022·北京卷·6)在如圖所示的xOy坐標系中，一條彈性繩沿x軸放置，圖中小黑點代表繩上的質(zhì)點，相鄰質(zhì)點的間距為a.t＝0時，x＝0處的質(zhì)點P0開始沿y軸做周期為T、振幅為A的簡諧運動．t＝eq\f(3,4)T時的波形如圖所示．下列說法正確的是()A．t＝0時，質(zhì)點P0沿y軸負方向運動B．t＝eq\f(3,4)T時，質(zhì)點P4的速度最大C．t＝eq\f(3,4)T時，質(zhì)點P3和P5相位相同D．該列繩波的波速為eq\f(8a,T)聽課記錄：______________________________________________________________________________________________________________________________________例2如圖所示x軸上，波源在原點O處，Oa＝3m，Ob＝4m，Oc＝6m．t＝0時，波源從平衡位置開始豎直向上振動，形成分別沿x軸向正方向和負方向傳播的簡諧橫波，t＝6s時，質(zhì)點a第一次到達最高點，同時質(zhì)點c剛好開始振動．下列說法正確的是()A．該波的周期為12sB．該波的波速為m/sC．t＝6s時質(zhì)點b正在向下運動D．若波源停止振動，則a、b、c三質(zhì)點將同時停止振動聽課記錄：__________________________________________________________________考向2波的圖像例3一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，其波速為10m/s，t＝0時刻的波形如圖所示．下列說法正確的是()A．0～s時間內(nèi)，質(zhì)點P運動的路程為18cmB．t＝s時刻，質(zhì)點P相對平衡位置的位移是6cmC．t＝s時刻，質(zhì)點Q加速度最大D．t＝s時刻，質(zhì)點M沿y軸負方向運動聽課記錄：________________________________________________________________考點二振動圖像與波的圖像的綜合應用振動圖像和波的圖像的比較比較項目振動圖像波的圖像研究對象一個質(zhì)點波傳播方向上的所有質(zhì)點研究內(nèi)容某質(zhì)點位移隨時間的變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點在空間分布的規(guī)律圖像橫坐標表示時間表示各質(zhì)點的平衡位置物理意義某質(zhì)點在各時刻的位移某時刻各質(zhì)點的位移振動方向的判斷(看下一時刻的位移)(上下坡法)Δt后的圖形隨時間推移，圖像延伸，但已有形狀不變隨時間推移，圖像沿波的傳播方向平移，原有波形做周期性變化聯(lián)系(1)縱坐標均表示質(zhì)點的位移(2)縱坐標的最大值均表示振幅(3)波在傳播過程中，各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動例4如圖所示，圖甲是t＝5s時刻一簡諧橫波沿x軸正方向傳播的波形圖，圖乙為這列波上某質(zhì)點的振動圖像，則()A．該列波的波速為4m/sB．圖乙可能是質(zhì)點b的振動圖像C．質(zhì)點c的振動方程為y＝6sin(eq\f(πt,2)＋π)cmD．t＝10s時，a點的振動方向向上聽課記錄：______________________________________________________________________________________________________________________________________例5(2023·廣東茂名市模擬)一列簡諧橫波沿x軸傳播，t＝s時刻介質(zhì)中P、Q兩質(zhì)點離開平衡位置的位移均為5cm，P、Q兩點相距8m，如圖甲所示，圖乙為質(zhì)點P的振動圖像．則質(zhì)點P的振動方程為__________________；簡諧橫波的傳播方向為____________________(填“沿x軸正方向傳播”或“沿x軸負方向傳播”)；簡諧橫波的波長為________m.考點三波傳播的周期性與多解性問題造成波動問題多解的主要因素(1)周期性①時間周期性：時間間隔Δt與周期T的關系不明確．②空間周期性：波傳播距離Δx與波長λ的關系不明確．(2)雙向性①傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定．②振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定．例6(多選)(2023·廣東深圳市光明區(qū)模擬)一列沿x軸負方向傳播的機械波，其圖像如圖所示，實線是t＝0時刻的波形，此時質(zhì)點P位于平衡位置．虛線是t＝s時刻的波形，此時質(zhì)點P位于波峰位置．下列說法正確的是()A．t＝0時刻，質(zhì)點P向y軸正方向運動B．該波的波長為4mC．該波的波速可能為5m/sD．0～s時間內(nèi)，質(zhì)點P運動的路程可能為m聽課記錄：________________________________________________________________例7如圖，實線是一列簡諧橫波在t1＝0時刻的波形，虛線是這列波在t2＝s時刻的波形．(1)寫出這列波的波速表達式；(2)若波速大小為74m/s，波的傳播方向如何？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________考點四波的干涉、衍射多普勒效應1．波的疊加在波的疊加中，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和．2．波的干涉現(xiàn)象中加強點、減弱點的判斷方法(1)公式法某質(zhì)點的振動是加強還是減弱，取決于該點到兩相干波源的距離之差Δr.①當兩波源振動步調(diào)一致時．若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動________；若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，則振動_________________________________________．②當兩波源振動步調(diào)相反時．若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，則振動____________；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動_______________________________________________．(2)圖像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________點，而波峰與波谷的交點一定是________點，各加強點或減弱點各自連接形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(zhì)點的振幅介于加強點與減弱點的振幅之間．3．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(nèi)接收到的完全波的個數(shù)．(2)當波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率________，當波源與觀察者相互遠離時，觀察者接收到的頻率________．1．兩列波在介質(zhì)中相遇，一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象．()2．兩列波發(fā)生干涉時，加強區(qū)的質(zhì)點振幅變大，質(zhì)點一直處于位移最大處．()3．一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象．()4．發(fā)生多普勒效應時，波源的真實頻率沒有發(fā)生變化．()例8甲、乙兩列簡諧橫波在同一均勻介質(zhì)中傳播，甲波沿x軸正方向傳播，乙波沿x軸負方向傳播，t＝0時刻兩列波恰好在坐標原點相遇，波形圖如圖所示，已知甲波的頻率為4Hz，則()A．兩列波的傳播速度均為4m/sB．兩列波疊加后，x＝0處的質(zhì)點振動減弱C．兩列波疊加后，x＝m處的質(zhì)點振幅為30cmD．兩列波疊加后，介質(zhì)中振動加強和減弱區(qū)域的位置不變聽課記錄：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例9(多選)兩列頻率相同、振幅分別為5cm和7cm的橫波發(fā)生干涉時，某一時刻的圖樣如圖所示，實線表示波峰，虛線表示波谷，下列關于K、M、N三點的說法正確的是()A．質(zhì)點K為振動減弱的點B．經(jīng)過一