高考物理复习方案 第十二章 第2讲 机械波

高考物理复习方案 第十二章 第2讲 机械波内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 机械波的形成和传播(1)产生条件：有波源。 有传播振动的介质，如空气、水、绳子等。 (2)传播特点：传播振动形式、能量和信息。 质点不迁移。 介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源相同。 2机械波的分类(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，有 波峰( 凸部)和波谷(凹部)。 (2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上的波，有 疏部和密部。 3波长、波速、频率及其关系(1)波长：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，用 表示。 (2)波速：波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定。 (3)频率：由波源决定，等于波源的振动频率 2、。 (4)波长、波速和频率的关系：v。 速与振速的区别(1)波速是波在介质中传播的速度，它表示波形( 或能量)向外平移的速度；波源振动几个周期，波形就向外平移几个波长，在同一种均匀介质中波的传播是匀速的，波速只与介质有关，与波源的振动频率无关。 (2)振速是指介质中质点振动的速度，在机械波传播的过程中，介质中各质点都在各自的平衡位置附近做周期性的振动简谐运动，质点振动的速度时刻在变，质点并没有沿光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址。 2振动与波动的区别和联系名称项目振动 波动研究对象不同振动是单个质点以平衡位置为中心所做的往复运动波动是介质中大量质点依次发生振动而形成的“集体运动”产生原因不同振动 3、是由于质点所受回复力作用的结果波动是由于介质中相邻质点的带动作用而形成的区别能量变化情况不同振动过程动能和势能不断地相互转化，总机械能守恒振源将机械能传递给它的相邻质点，这个质点再将能量传递给下一质点，每个质点在不断地吸收和放出能量，从而把波源的能量传播出去，是一个能量的传播过程联系(1)振动是波动的成因，波动是振动在介质中的传播(2)波动的周期等于质点振动的周期(3)有振动不一定有波动，因为波的形成还需要有传播振动的介质，但有波动一定有振动(4)波源停振后，介质中的波动并不立即停止，而是继续向远处传播，直到振动能量完全损失尽1关于振动和波的关系，下列说法中正确的是()A振动是波的成因，波是振 4、动的传播B振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象C波的传播速度就是质点振动的速度D波源停止振动时，波立即停止传播解析：选 械波的产生条件是有波源和介质。 由于介质中的质点依次带动由近及远传播而形成波，所以选项 A 和 B 正确。 波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质中其速度大小不变；而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化。 选项 C 错误。 波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播；当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而停止传播，即波不会停止传播。 选项 D 错误。 波 的 图 象1图象光世昌老师高中物理精品资 5、源免费下载地址 ，用横坐标表示介质中各质点的平衡位置；用纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移，连接各位移矢量的末端，得出的曲线即为波的图象，简谐波的图象是正弦(或余弦)曲线。 2物理意义某一时刻介质中各个质点相对平衡位置的位移。 1 振动图象与波动图象的比较两种图象比较内容振动图象 波动图象研究对象 某一振动质点 沿波传播方向所有质点图象意义 某一质点位移随时间变化规律某时刻所有质点相对平衡位置的位移图象特点图象信息(1)周期、振幅(2)各时刻质点的位移(3)速度、加速度的方向(1)波长、振幅(2)任意一质点该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度的方向图象变化随时间推移图象延续，但已有形 6、状不变随时间推移，图象沿传播方向平移一个完整曲线对应横坐标一个周期 法(1)微平移法：沿波的传播方向将波的图象进行一微小平移，然后由两条波形曲线来判断。 例如：波沿 x 轴正向传播，t 时刻波形曲线如图中实线所示。 将其沿 v 的方向移动一微小距离 x，获得如图中虚线所示的图线可以判定：t 时刻质点 点 B 振动方向向上，质点 C 振动方向向下光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2)“上、下坡”法：沿着波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向上振动。 即“上坡下、下坡上” 例如：图中，A 点向上振动，B 点向下振动，C 点向上振动(3)同侧法：质点的振动方向与波的传播方向在波的图象的同一侧 7、。 如图所示3.由 t 时刻波形图画 tt 时刻波形图的方法(1)平移法：先算出经 t 时间波传播的距离 x再把波形沿波的传播方向平移x，当 x，即 xnx 时，可采取去整(零( x)的方法，只需平移 x 即可。 (2)特殊点法：在波形上找特殊点，如过平衡位置的点，与它相邻的波峰和波谷，判断出这些点经过 t 后的位置，画出相应的正弦曲线或余弦曲线即可。 这种方法只适用于t k 的情况。 221 所示为一列横波在某时刻的波形，已知 f 质点在此时的运动方向向下，那么下列说法中正确的是( )图 1221A波向左传播B质点 c 比 b 先回到平衡位置C质点 c 和 f 的振幅相同D质点 c 在此时刻的加速度 8、为零解析：选 波的传播特点知，当 f 质点向下运动时，波由右向左传播，质点 后 c 将移向平衡位置，而质点 b 却正向最大位置处移动，因此质点c 比 b 先回到平衡位置，尽管此时 c、f 的位置不同，但它们的振幅是相同的。 质点 c 此时处在最大位移处，加速度最大。 波的特有现象1波的衍射(1)定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2)发生明显衍射的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才会发生明显的衍射现象。 2波的干涉(1)波的叠加原理：几列波相遇时能保持各自的运动状态，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几 9、列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。 (2)波的干涉：定义：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振幅增大、某些区域的振幅减小，这种现象叫波的干涉。 条件：两列波的频率相同，相位差保持不变。 3多普勒效应(1)多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感觉到频率的变化的现象。 (2)当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小。 1干涉加强点与减弱点的判断方法(1)条件判断法：振动频率相同、振动情况完全相同的两列波叠加时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的距离差为 r，当 rn(n0,1,2， )时为加强 10、点，当r (n0,1,2，)时为减弱点。 2n 12(2)现象判断法：若某点总是波峰与波峰( 或波谷与波谷)相遇，则该点为加强点；若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点。 不能认为加强点的位移永远最大，减弱点的位移永远最小。 用一条曲线将加强点连接起来，这条曲线上的点都是加强点；把减弱点用曲线连接起来，曲线上的点都是减弱点。 加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间。 2多普勒效应的成因分析(1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。 当波以速度 v 通过接收者时，时间 t 内通过的完全波的个数为 N ，单位时间内通过接收接收频率。 (2)多普勒效应的两种情况： 11、波源不动世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 观察者不动关于两列波的稳定干涉现象，下列说法正确的是()A任意两列波都能产生稳定干涉现象B发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同C在振动减弱的区域，各质点都处于波谷D在振动加强的区域，质点的位移总是很大解析：选 B两列波叠加产生稳定干涉现象的一个必要条件是两列波的频率相同，故A 错，B 正确；在振动减弱的区域里，只是两列波引起质点振动始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，质点振动的振幅就为零，所以选项 C 是错误的；在振动加强的区域里，两列波引起质点振动始终是加强的，质点振动得最剧烈，振动的振幅等于两列波的振 12、幅之和。 但这些点始终是振动着的，因而有时质点的位移等于零，所以选项 D 是错误的。 机械波的形成与传播命题分析 本考点为高考热点，主要考查波动与振动的关系和公式 vf 的应用，以选择题呈现。 例 1(2012四川高考)在 面内有一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波，波速为 2 m/s，振幅为 A。 M、N 是平衡位置相距 2 m 的两个质点，如图 1222 所示。 在 t0 时，M 通过其平衡位置沿 y 轴正方向运动，N 位于其平衡位置上方最大位移处。 已知该波的周期大于 1 s。 则()图 1222A该波的周期为 t s 时，N 的速度一定为 2 m/ 从 t0 到 t1 s，M 向右移动了 2 t s 13、到 t s，M 的动能逐渐增大13 23思维流程第一步：抓信息关键点关键点 信息获取(1)M 沿 y 方向运动，N 在正向最大位移处 可画出此时刻波形(2)波的周期大于 1 s 的距离小于一个波长第二步：找解题突破口已知波沿x 方向传播， t0 时刻，质点 M 经平衡位置向y 方向运动，N 位于正向最大位移处，可画出此刻波形。 又已知波的周期大于 1 s，可知波长 2 m，故 M、N 间为2 m，求出波长，便知周期进而作出有关判断。 34第三步：条理作答解析波沿 x 轴正向传播，且 t0 时，M 在平衡位置向上运动，N 在平衡位置上方最大位移处，如图所示，应满足： 2 m，得 m，T s1 s，则 14、(n 34) 84n 3 v 44n 3n0 时，T s， m，故 A 错误。 质点振动速度大小与波速无关，不能确定 N 的速度43 83一定为 2 m/s，故 B 错误。 质点不随波迁移，故 C 错误。 从 t s 到 t s，M 质点恰好是13 23由平衡位置上方最大位移处返回平衡位置，速度在增大，则动能在逐渐增大，故 D 正确。 答案D 1机械波传播的是振动的形式、能量和信息，在传播方向上，各质点只在平衡位置附近做简谐运动，是变加速运动，介质质点并不迁移。 2已知同一时刻两质点的位置情况要画出波形图，确定两质点的距离与波长的关系。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 变式训练1(2012浙江高考)用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波。 某一时刻的波形如图 1223 所示。 绳上 a、b 两质点均处于波峰位置。 下列说法正确的是()图 1223Aa、b。