選修機(jī)械波復(fù)習(xí)課件

1、機(jī)械波復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)目標(biāo):1、機(jī)械波的產(chǎn)生條件2、機(jī)械波的類型3、波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系4、聲波，超聲波,多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用基本知識(shí)：1.機(jī)械波 (1)機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波. (2)機(jī)械波產(chǎn)生的條件：波源，介質(zhì).2.機(jī)械波的分類 (1)橫波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波叫橫波.橫波有凸部(波峰)和凹部(波谷). (2)縱波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波.縱波有密部和疏部.3.機(jī)械波的特征 機(jī)械波傳播的是振動(dòng)形式和能量。質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近振動(dòng)，并不隨波遷移. 介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期和頻率都與波源的振動(dòng)周期和頻率相同. 由波源向遠(yuǎn)處的各質(zhì)點(diǎn)都依次重復(fù)波源的振

2、動(dòng).4.波長(zhǎng)、波速和頻率及關(guān)系 波長(zhǎng)：兩個(gè)相鄰的且在振動(dòng)過(guò)程中對(duì)平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離叫波長(zhǎng). 振動(dòng)在一個(gè)周期里在介質(zhì)中傳播的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)。對(duì)于橫波，相鄰的兩個(gè)波峰或相鄰的兩個(gè)波谷之間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng).對(duì)于縱波，相鄰的兩個(gè)密部或相鄰的兩個(gè)疏部之間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)。波長(zhǎng)由波速和頻率共同決定。 波速：指振動(dòng)的狀態(tài)在介質(zhì)中的傳播速度。波在同一種均勻介質(zhì)中是勻速傳播的。速率只與介質(zhì)有關(guān)，而與頻率無(wú)關(guān)。注意：波速與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度不是同一概念. 頻率：指參與波動(dòng)的所有質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率。等于波源的振動(dòng)頻率頻率只與波源有關(guān)，與介質(zhì)無(wú)關(guān)。 三者關(guān)系：v=f，f和v決定.5.波動(dòng)圖像：表

3、示介質(zhì)各質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻相對(duì)平衡位置的位移。其中：橫坐標(biāo)表示各質(zhì)點(diǎn)的位置；縱坐標(biāo)表示該時(shí)刻介質(zhì)各質(zhì)點(diǎn)偏離各自的平衡位置的位移。 波的圖像能反映的物理量 振幅和波長(zhǎng). 該時(shí)刻介質(zhì)各質(zhì)點(diǎn)的位移. 已知波的傳播方向，可確定該時(shí)刻介質(zhì)各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，也可反過(guò)來(lái)運(yùn)用. 已知波的傳播方向，可確定任一時(shí)刻的波形圖. 已知波的傳播速度大小和方向，可確定圖像上介質(zhì)各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像.一切波都能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射。干涉和衍射是波特有的性質(zhì)。干涉：產(chǎn)生干涉的必要條件：兩列波源的頻率必須相同。在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi)，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng)；振動(dòng)減弱點(diǎn)始終減弱。衍射：波可以繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的衍射。 發(fā)生

4、明顯衍射的條件：障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或與波長(zhǎng)差不多、機(jī)械波的反射、折射、干涉和衍射、聲波：（1）、聲波是縱波，（2）、可聞波的頻率范圍是： 20Hz-20000Hz（3）、次聲波：頻率小于20Hz的聲波； 超聲波：頻率大于20000Hz的聲波。（4）、應(yīng)用：(5)多普勒效應(yīng)(1)由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象實(shí)質(zhì)是：波源的頻率沒(méi)有變化，而是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化(2)多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生原因1、機(jī)械波的理解【例】地震震動(dòng)以波的形式傳播，地震波有縱波和橫波之分。圖中是某一地震波的傳播圖，其振幅為A，波長(zhǎng)為，某一時(shí)刻某質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為（，0）經(jīng)1/4周期該質(zhì)點(diǎn)的坐

5、標(biāo)是多少？該波是縱波還是橫波。A縱波（5/40） B橫波（，A）C縱波（，A） D橫波（5/4A）解析:由題圖知，該地震波為橫波，即傳播方向與振動(dòng)方向垂直。某質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)（，0）即為圖中a點(diǎn)，經(jīng)1/4周期，a點(diǎn)回到平衡位置下面的最大位移處，即位移大小等于振幅，坐標(biāo)為（，A），（水平方向質(zhì)點(diǎn)并不隨波逐流）。 故答案為B 【例】1999年9月21日臺(tái)灣南投地區(qū)發(fā)生了里氏7.6級(jí)大地震，已知地震中的縱波和橫波在地表附近（即深度h約為零）的傳播速度為9.1km/s和3.7km/s，在某地的觀測(cè)站中，記錄了南投地震的縱波和橫波達(dá)該地的時(shí)間差為5.4s. (1)求這個(gè)觀測(cè)站距南投的距離. (2)觀測(cè)站首先觀

6、察到的是上下振動(dòng)還是左右晃動(dòng)?【解析】(1)設(shè)觀測(cè)站距南投的距離為s,則s/v橫-s/v縱=t. s=v橫v縱/(v縱-v橫)t =9.13.7/(9.1-3.7)5.4km=34km (2)因?yàn)榭v波先到觀測(cè)點(diǎn)，因而先觀察到的是左右晃動(dòng).2、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向的判定【例】如圖所示，a、b是一列橫波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，它們?cè)赬軸上的距離s=30m，波沿x軸正方向傳播，當(dāng)a振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)b恰好經(jīng)過(guò)平衡位置，經(jīng)過(guò)3s，波傳播了30m，并且a經(jīng)過(guò)平衡位置，b恰好到達(dá)最高點(diǎn)，那么 A這列波的速度一定是10 ms B這列波的周期可能是08s C這列波的周期可能是3s D這列波的波長(zhǎng)可能是 24 m 答案

7、：ABD3已知波速V和波形，畫(huà)出再經(jīng)t時(shí)間波形圖的方法【例】圖是某時(shí)刻一列橫波在空間傳播的波形圖線。已知波是沿x軸正方向傳播，波速為4m/s，試計(jì)算并畫(huà)出經(jīng)過(guò)此時(shí)之后1.25s的空間波形圖。4已知振幅A和周期T，求振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在t時(shí)間內(nèi)的路程和位移【例】如圖所示,在xOy平面內(nèi)有一沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧振動(dòng)橫波,波速為1m/s,振幅為4cm,頻率為2.5Hz,在t=0時(shí)刻,P點(diǎn)位于其平衡位置上方最大位移處,則距P點(diǎn)為0.2m的Q點(diǎn)A、在0.1s時(shí)的位移是4cm;B、在0.1s時(shí)的速度最大;C、在0.1s時(shí)的速度向下;D、在0到0.1s的時(shí)間內(nèi)路程是4cm;xyoPQxyoPQ解析:,P與Q相距/2

8、,先畫(huà)出若干個(gè)波長(zhǎng)的波形,經(jīng)過(guò)0.1s也就是T/4后,Q點(diǎn)將回到平衡位置,且向上運(yùn)動(dòng),B項(xiàng)正確;在0到0.1s時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程為振幅,即4cm,D項(xiàng)正確拓展:若求經(jīng)t=2.5s時(shí)Q的路程和Q的位移,如何求?多普勒效應(yīng)【例】一機(jī)車汽笛頻率為650Hz，機(jī)車以v=15m/s的速度觀察者駛來(lái)，設(shè)空氣中的聲速是V=340m/s，觀察者聽(tīng)到的聲音頻率為多少？解答：機(jī)車靜止時(shí)，汽笛聲的波長(zhǎng)為，由于機(jī)車（波源）向觀察者運(yùn)動(dòng)，波長(zhǎng)應(yīng)減小vT，則單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)觀察者的波數(shù)變?yōu)榧从^察者聽(tīng)到的聲音頻率變大了，音調(diào)變高了。5.波的疊加與波的干涉【例】如圖所示，在坐標(biāo)xoy的y軸上有兩個(gè)相同的波源A、B，它們激起水波波

9、長(zhǎng)為2m，A、B的坐標(biāo)分別為（0，2m）和（0，5m）在x軸上從到十范圍內(nèi)兩列波疊加相減弱的點(diǎn)的個(gè)數(shù)為多少個(gè)？【解析】在X軸上任取點(diǎn)C，連接CA、CB如圖所示，由圖可知CBCAAB3m（由三角形任意兩邊之差小于第三邊原理得出左式），所以（CBCA）的值可以取lm、2m、3m而A、B兩波源激起的水波波長(zhǎng)為2m，則只有當(dāng)（CBCA）值為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，兩列波相遇才是減弱的，故取lm、3m時(shí)兩列波疊加后是減弱的，由于是在x軸上從到十范圍內(nèi)尋找，以及關(guān)于y軸對(duì)稱的關(guān)系，故減弱點(diǎn)共有3個(gè)干涉強(qiáng)、弱區(qū)的判斷方法有兩種：（1）在波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇處是干涉加強(qiáng)區(qū)；在波峰與波谷相遇或波谷與波峰相遇處是干涉減弱區(qū)。（2）與相同波源的距離差為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍處是干涉加強(qiáng)區(qū)；與相同波源的距離差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍處是干涉減弱區(qū)。練1.聲波在鋼軌中傳播的速度遠(yuǎn)大于在空氣中傳播的速度，則當(dāng)聲音從空氣傳到鋼軌中時(shí)（ ） A、頻率變小，波長(zhǎng)