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1、第31講機械波,考點一,考點二,考點三,波的形成和傳播 核心知識整合 1.機械波的形成和傳播 (1)產生條件:有;有,如空氣、水、繩子等。 (2)傳播特點:傳播、能量和信息;質點不;介質中各質點振動頻率、振幅、起振方向等都與相同。 2.機械波的分類 橫波和縱波。,波源,介質,振動形式,隨波遷移,波源,考點一,考點二,考點三,3.描述機械波的物理量 (1)波長:在波動中,振動相位總是的兩個相鄰質點間的距離。用“”表示。 (2)頻率f:在波動中,介質中各質點的振動頻率都是相同的,都等于的振動頻率。 (3)波速v、波長和頻率f、周期T的關系是 機械波的速度大小由決定,與機械波的頻率無關。,相同,波源

2、,f,介質,考點一,考點二,考點三,4.波的圖象 (1)波的圖象反映了在介質中的離開平衡位置的位移情況,圖象的橫軸表示各質點的位置,縱軸表示該時刻的位移,如圖所示。 (2)圖象的應用: 直接讀取和,以及該時刻各質點的位移。 確定某時刻各質點加速度的,并能比較其大小。 結合波的傳播方向可確定各質點的振動或由各質點的振動方向確定波的。,某時刻,各質點,平衡,各質點,振幅A 波長,方向,方向,傳播方向,考點一,考點二,考點三,關鍵能力提升 命題點一波的形成與傳播 【例1】 手持較長軟繩端點O以周期T在豎直方向上做簡諧運動,帶動繩上的其他質點振動形成簡諧波沿繩水平傳播,如圖所示。繩上有另一質點P,

3、且O、P的平衡位置間距為L。t=0時,O位于最高點,P的位移恰好為零,速度方向豎直向上,下列判斷正確的是(),答案,解析,考點一,考點二,考點三,命題點二機械波的描述 【例2】 (多選)一列簡諧橫波在t=0時的波形圖如圖所示,介質中x=2 m處的質點P沿y軸方向做簡諧運動的表達式為y=10sin(5t) cm。關于此簡諧波,下列說法中正確的是 () A.周期為4.0 sB.振幅為20 cm C.傳播方向沿x軸正方向D.傳播速度為10 m/s,答案,解析,考點一,考點二,考點三,【例3】 (多選)為了研究樂音的物理規(guī)律,某同學用計算機錄制下優(yōu)美的笛聲do和sol,然后在電腦上用軟件播放,分別得

4、到如圖(a)和圖(b)的兩個振動圖象,由此可以判斷() A.do和sol的周期之比約為32 B.do和sol的頻率之比約為32 C.do和sol在空氣中傳播的波速之比約為32 D.do和sol在空氣中傳播的波長之比約為32,答案,解析,考點一,考點二,考點三,命題點三橫波與縱波 【例4】 2010年1月12日海地發(fā)生了7.3級地震,造成了重大人員傷亡,此次地震波中的橫波和縱波傳播速率分別約為4 km/s和9 km/s。一種簡易地震儀由豎直彈簧振子P和水平彈簧振子H組成,如圖所示,在一次地震中,震源在地震儀下方,觀察到兩振子相差5 s開始振動,則() A.P先開始振動,震源距地震儀約36 km

5、 B.P先開始振動,震源距地震儀約25 km C.H先開始振動,震源距地震儀約36 km D.H先開始振動,震源距地震儀約25 km,答案,解析,考點一,考點二,考點三,方法技巧橫波:質點的振動方向與波的傳播方向垂直的波,其中凸起部分的最高點叫波峰,凹下部分的最低點叫波谷。 縱波:質點的振動方向與波的傳播方向平行的波;其中質點分布較稀的部分叫疏部,質點分布較密的部分叫密部。,考點一,考點二,考點三,振動圖象與波的圖象 核心知識整合 振動圖象與波的圖象比較,考點一,考點二,考點三,考點一,考點二,考點三,關鍵能力提升 命題點一振動圖象與波的圖象 【例5】 圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形,a、

6、b兩質點的橫坐標分別為xa=2 m和xb=6 m,圖乙為質點b從該時刻開始計時的振動圖象。下列說法正確的是() A.該波沿+x方向傳播,波速為1 m/s B.質點a經過4 s振動的路程為4 m C.此時刻質點a的速度沿+y方向 D.質點a在t=2 s時速度為零,答案,解析,考點一,考點二,考點三,【例6】 (多選)一列向右傳播的簡諧橫波,當波傳到2.0 m處的P點時開始計時,該時刻波形如圖所示。t=0.9 s 時,觀測到質點P第三次到達波峰位置。下列說法正確的是() A.波速為0.5 m/s B.經1.4 s質點P運動的路程為70 cm C.t=1.6 s時,x=4.5 m處的質點Q第三次

7、到達波谷 D.與該波發(fā)生干涉的另一列簡諧橫波的頻率一定為2.5 Hz,答案,解析,考點一,考點二,考點三,方法技巧波的圖象與振動圖象綜合類問題求解策略:“一分、一看、二找” 1.分清振動圖象與波的圖象。只要看清橫坐標即可,橫坐標為x則為波的圖象,橫坐標為t則為振動圖象。 2.看清橫、縱坐標的單位,尤其要注意單位前的數量級。 3.找準波的圖象對應的時刻。 4.找準振動圖象對應的質點。,考點一,考點二,考點三,命題點二波的多解問題 【例7】 (多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播,a、b為x軸上的兩質點,平衡位置分別為x=0,x=xb(xb0)。a點的振動規(guī)律如圖所示。已知波速為v=10 m/s,在t=0

8、.1 s時b的位移為0.05 m,則下列判斷可能正確的是() A.波沿x軸正向傳播,xb=0.5 m B.波沿x軸正向傳播,xb=1.5 m C.波沿x軸負向傳播,xb=0.5 m D.波沿x軸負向傳播,xb=1.5 m,答案,解析,考點一,考點二,考點三,方法技巧1.造成波多解問題的主要因素 (1)周期性: 時間周期性:時間間隔t與周期T的關系不明確; 空間周期性:波傳播距離x與波長的關系不明確。 (2)雙向性: 傳播方向雙向性:波的傳播方向不確定; 振動方向雙向性:質點振動方向不確定。 (3)波形的隱含性形成多解在波的問題中,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

9、隱含狀態(tài)。這樣,波形就有多種情況,形成波的多解。 2.解決波的多解問題的思路 一般采用從特殊到一般的思維方法,即找出一個周期內滿足條件的關系t或x,若此關系為時間,則t=nT+t(n=0,1,2,);若此關系為距離,則x=n+x(n=0,1,2,)。,考點一,考點二,考點三,干涉、衍射、多普勒效應和惠更斯原理 核心知識整合 1.波的干涉和衍射,相同,尺寸,干涉圖樣,障礙物,考點一,考點二,考點三,2.多普勒效應 當波源與觀察者互相靠近或者互相遠離時,觀察者接收到的 會發(fā)生變化。 (1)波源與觀察者如果互相靠近,觀察者接收到的頻率; (2)波源與觀察者如果互相遠離,觀察者接收到的頻率; (3)波

10、源和觀察者如果相對靜止,觀察者接收到的頻率波源的頻率。 3.惠更斯原理 介質中任一波面上的各點,都可以看作發(fā)射的波源,其后任意時刻,這些在波前進方向的包絡面就是新的波面。,波的頻率,增大,減小,等于,子波,子波,考點一,考點二,考點三,關鍵能力提升 命題點一干涉衍射 【例8】 利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖甲、乙所示,則() A.圖甲、乙均顯示了波的干涉現(xiàn)象 B.圖甲、乙均顯示了波的衍射現(xiàn)象 C.圖甲顯示了波的干涉現(xiàn)象,圖乙顯示了波的衍射現(xiàn)象 D.圖甲顯示了波的衍射現(xiàn)象,圖乙顯示了波的干涉現(xiàn)象,答案,解析,考點一,考點二,考點三,【例9】 (多選)(2018浙江嘉興模擬)某同學注意到手機攝像

11、頭附近有一個小孔,查閱手機說明后知道手機內部小孔位置處安裝了降噪麥克風。進一步翻閱技術資料得知:降噪麥克風通過降噪系統(tǒng)產生與外界噪音相位相反的聲波,與噪音疊加從而實現(xiàn)降噪的效果。如圖是理想情況下的降噪過程,實線對應環(huán)境噪聲,虛線對應降噪系統(tǒng)產生的等幅反相聲波。則(),A.降噪過程實際上是聲波發(fā)生了干涉 B.降噪過程可以消除通話時的所有背景雜音 C.降噪聲波與環(huán)境噪聲的傳播速度相等 D.P點經過一個周期傳播的距離為一個波長,答案,解析,考點一,考點二,考點三,【例10】 一列聲波在空氣傳播的過程中通過一個障礙物,發(fā)生了一定程度的衍射,以下哪種情況可以使衍射現(xiàn)象更明顯() A.增大障礙物的尺寸,同

12、時增大波的頻率 B.增大障礙物的尺寸,同時縮小波的頻率 C.縮小障礙物的尺寸,同時增大波的頻率 D.縮小障礙物的尺寸,同時減小波的頻率 易錯警示任何波遇到障礙物都會發(fā)生衍射現(xiàn)象,但要使發(fā)生“明顯”的衍射現(xiàn)象,必須使得孔或阻礙物的尺寸比水波的波長要小得多或相差不大。,答案,解析,考點一,考點二,考點三,命題點二多普勒效應 【例11】 (多選)如圖甲所示,男同學站立不動吹口哨,一位女同學坐在秋千上來回擺動,據圖乙,下列關于女同學的感受的說法正確的是() A.女同學從A向B運動過程中,她感覺哨聲音調變高 B.女同學從E向D運動過程中,她感覺哨聲音調變高 C.女同學在點C向右運動時,她感覺哨聲音調不

13、變 D.女同學在點C向左運動時,她感覺哨聲音調變低,答案,解析,考點一,考點二,考點三,思路點撥1.多普勒效應的成因分析 (1)接收頻率:觀測者接收到的頻率等于觀測者在單位時間內接收到的完整波的個數。當波以速度v通過接收者時,時間t內通過的完整波的個數為 ,單位時間內通過接收者的完整波的個數即為接收頻率。 (2)多普勒效應的兩種情況 波源不動:觀察者向波源靠近,接送頻率增大;反之,減小。 觀察者不動:波源向觀察者靠近,接送頻率增大;反之,減小。 2.多普勒效應的應用 多普勒測速儀測車速;醫(yī)用彩色超聲波多普勒心動圖儀測定心臟跳動,血管血流等情況;電磁波的多普勒效應在軍事、航天、氣象預報等領域

14、有了廣泛的應用;用多普勒效應測量其他星系接近還是遠離地球運動的速率。,考點一,考點二,考點三,命題點三惠更斯原理效應 【例12】 (多選)關于惠更斯原理的理解,下列說法正確的是() A.同一波面上的各點振動情況完全相同 B.同一振源的不同波面上的質點的振動情況一定不同 C.球面波的波面是以波源為中心的一個個球面 D.無論怎樣的波,波線始終和波面垂直,答案,解析,1,2,3,4,5,1.關于振動和波,下列說法正確的是() A.沒有機械振動,就一定沒有機械波 B.一個物體在做機械振動,就一定會產生機械波 C.振源的振動速度跟波速一定相同 D.由某振源產生的波,它的頻率跟振源的頻率不一定相同,答案,

15、解析,1,2,3,4,5,2.如圖為一列繩波,當手振動的頻率增加時,它的傳播速度及其波長() A.速度不變,波長減小B.速度不變,波長增大 C.速度減小,波長變大D.速度增大,波長不變,答案,解析,1,2,3,4,5,3.(多選)(2018浙江11月選考)如圖所示,兩種不同材料的彈性細繩在O處連接,M、O和N是該繩上的三個點,OM間距離為7.0 m,ON間距離為5.0 m。O點上下振動,則形成以O點為波源向左和向右傳播的簡諧橫波和,其中波的波速為1.0 m/s。t=0時刻O點處在波谷位置,觀察發(fā)現(xiàn)5 s后此波谷傳到M點,此時O點正通過平衡位置向上運動,OM間還有一個波谷。則() A.波的波長

16、為4 m B.N點的振動周期為4 s C.t=3 s時,N點恰好處于波谷 D.當M點處于波峰時,N點也一定處于波峰,答案,解析,1,2,3,4,5,4.一列簡諧橫波沿直線傳播。以波源O為平衡位置開始振動為計時零點,質點A的振動圖象如圖所示,已知O與A的平衡位置相距1.2 m,以下判斷正確的是() A.波長為1.2 m B.波源起振方向沿y軸正方向 C.波速大小為0.3 m/s D.質點A的動能在t=4 s時最大,答案,解析,1,2,3,4,5,5.(多選)(2018浙江諸暨牌頭中學期中)如圖所示,甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖,乙為介質中x=2 m處的質點P以此時刻為計時起點的振動圖象,質點Q的平衡位置位于x=3.5 m處,下列說法正確的是() A.這列波沿x軸正方向傳播 B.在0.3 s時間內,質點P向右移動了3 m C.t=0.1 s時,質點P的加速度大于質點Q的加速度 D.t=0.25 s時,x=3.5 m處的質點Q到達波峰位置,答案,解析,