高中物理鲁科版学案第十四章机械波.docx

基础课2机械波

知识点一、机械波横波和纵波

1．机械波的形成条件

(1)有发生机械振动的波源。

(2)有传播介质，如空气、水等。

2．传播特点

(1)机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移。

(2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同。

(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，位移为零。

3．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同一直线上的波，有密部和疏部。

知识点二、横波的图象波速、波长和频率的关系

1．横波的图象

(1)坐标轴：横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移。

(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开平衡位置的位移。

(3)图象：

2．波长、波速、频率及其关系

(1)波长λ

在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离。

(2)波速v：

波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定。

(3)频率f：

由波源决定，等于波源的振动频率。

(4)波长、波速和频率的关系：

①v＝λf；②v＝eq\f(λ,T)。

知识点三、波的干涉和衍射现象多普勒效应

1．波的干涉和衍射

波的干涉

波的衍射

条件

两列波的频率必须相同

明显条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多

现象

形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的干涉图样

波能够绕过障碍物或孔继续向前传播

2.多普勒效应

(1)条件：声源和观察者之间有相对运动。

(2)现象：观察者感到频率发生变化。

(3)实质：声源频率不变，观察者接收到的频率变化。

[思考判断]

(1)在机械波传播过程中，介质中的质点随波的传播而迁移。()

(2)周期或频率，只取决于波源，而与v、λ无直接关系。()

(3)波速v取决于介质的性质，它与T、λ无直接关系。只要介质不变，v就不变；如果介质变了，v也一定变。()

(4)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象。()

(5)一切波都能发生衍射现象。()

(6)多普勒效应说明波源的频率发生变化。()

答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√(6)×

机械波的传播与图象

1．波动图象的信息(如图1所示)

图1

(1)直接读取振幅A和波长λ，以及该时刻各质点的位移。

(2)确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小。

(3)结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向。

2．波速与波长、周期、频率的关系

v＝eq\f(λ,T)＝λf。

1．[机械波的传播](多选)如图2，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2m、4m和6m。一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t＝0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t＝3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是()

图2

A．在t＝6s时刻波恰好传到质点d处

B．在t＝5s时刻质点c恰好到达最高点

C．质点b开始振动后，其振动周期为4s

D．在4st＜6s的时间间隔内质点c向上运动

E．当质点d向下运动时，质点b一定向上运动

解析因为质点a开始时向下运动，经过t＝3s后恰好第一次到达最高点，所以波的周期为T＝4s，波长λ＝vT＝8m，在t＝6s时波向前传播的距离为s＝vt＝12m，即恰好传到质点d处，A选项正确；当t＝5s时，波向前传播了10m，作出波形图可知质点c恰好处于平衡位置，B选项错误；质点b振动的周期即为波的周期，所以C选项正确；在4s＜t＜6s的时间内质点c从最低点运动到最高点，D选项正确；因为质点b与d相距eq\f(5,4)λ，所以质点d向下运动时，质点b不一定向上运动，所以E选项错误。

答案ACD

2．[判断波的传播方向或质点的振动方向](2017·山西四校联考)(多选)如图3所示是沿x轴传播的一列简谐横波，实线是在t＝0时刻的波形图，虚线是在t＝0.2s时刻的波形图。已知该波的波速是0.8m/s，则下列说法正确的是()

图3

A．这列波的周期是0.15s

B．这列波是沿x轴负方向传播

C．t＝0时，x＝4cm处的质点速度沿y轴正方向

D．0～0.2s内，x＝4cm处的质点振动方向改变了3次

E．t＝0.2s时，x＝4cm处的质点加速度方向沿y轴负方向

答案ABD

3．[波速公式的应用](2016·河北唐山统考)一列沿－x方向传播的简谐横波，在t＝0时刻的波形如图4所示，质点振动的振幅为10cm。P、Q两点的坐标分别为(－1，0)和(－9，0)，已知t＝0.7s时，P点第二次出现