高三物理机械波波的衍射 干涉 多普勒效应人教实验版知识精讲.docVIP

高三物理机械波 波的衍射 干涉 多普勒效应人教实验版 【本讲教育信息】 教学内容： 机械波 波的衍射 干涉 多普勒效应 一、机械波的形成及特性 1、机械波形成的条件是：要有波源及介质。 2、机械波的特点是：（1）机械波传播的是振动形式及能量。质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移；（2）介质中各质点的起振有先后，离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动；（3）波在时间上具有周期性，在空间上具有重复性。 二、描述波的物理量 1、波长的定义：两个相邻的且在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长。在一个周期内振动形式在介质中传播的距离等于一个波长。 2、频率f和周期T：波的频率和周期就是质点振动的频率和周期。波的频率和周期由波源决定，与介质无关（有关或无关），波从一种介质传入另一种介质时，频率和周期不变。 3、波速v：波的振动形式（以波峰或波谷作为标志）在介质中的推进速度。机械波在介质中的传播速度由介质的性质决定。 4、、f、v、T的关系：，机械波从一种介质进入另一种介质时，v变化，变化，f和T不变。 三、波的图象 当波做简谐运动时，它在介质中形成简谐波，简谐波的图象为正弦或余弦曲线。 （一）波的形成和描述 1、波的特点 （1）每一质点都以它的平衡位置为中心做振动，后一质点的振动总是滞后于前一质点的振动。 （2）波传播的是振动的形式，质点并不随波而迁移。 （3）波是传递能量、信息的一种方式。 2、描述波的物理量 （1）波长λ 波的传播实质就是波形的平移，波形在一个周期内向前平移的距离等于一个波长。 （2）频率f 波源的振动频率，亦即波的频率。 当波从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变。 （3）波速v 波速由介质决定，同类波在同一种均匀介质中，波速是一个定值，则。 例1、如图所示，水平放置的弹性长绳上有一系列均匀分布的质点1，2，3……现使质点1沿竖直方向做简谐运动，振动将沿绳向右传播，质点1的起始振动方向向上，当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动，此时质点9的运动情况是（ ） A、加速度方向向上 B、加速度正在增大 C、速度方向向上 D、速度方向向下 解析：波传播了质点的振动形式，质点1的起振方向向上，所以当振动传播到质点13时，质点13也在平衡位置，且振动方向也向上。而这过程中质点1恰好完成一次全振动，故波形传播的距离为一个波长，画出此时绳上的波形如图所示。 由图可知，此时质点9的加速度方向向下，速度方向向下且正在增大，加速度正在减小，故A、B、C选项错误，D选项正确。 答案：D 例2、下图为一横波在某时刻的波形图。已知F质点此时的运动方向如图所示，则（ ） A、波向右传播 B、质点H的运动方向与质点F的运动方向相同 C、质点C比质点B先回到平衡位置 D、质点C在此时的加速度为零 解析：由于F质点向下运动，跟着右边质点运动，此波从右向左传播，选项A错误。在此时刻质点H的运动方向应向上，选项B错误。 由于质点C此时在最大位移，后回到平衡位置，而质点B此刻运动方向向上，到最大位移后，再用的时间才回到平衡位置，选项C正确。 质点C此时在最大位移，它的加速度最大，选项D错误。 答案：C 例3、图中实线和虚线分别是x轴上传播的一列简谐横波在t=0和t=0.03s时刻的波形图，x=1.2m处的质点在t=0.03s时刻向y轴正方向运动，则（ ） A、该波的频率可能是125Hz B、该波的波速可能是10m/s C、t=0时x=1.4m处质点的加速度方向沿y轴正方向 D、各质点在0.03s内随波迁移0.9m 解析：由题可知波向右传播，则，当n=3时，T=0.08s，，A选项正确。波速，代入数据得B选项错误。当t=0时刻，x=1.4m时，质点加速度方向沿y轴负方向，C选项错误。各质点只是上下振动，不随波逐流，D选项错误。 答案：A （二）波的图象和振动图象 1、波动图象与振动图象的区别 研究对象不同：一个质点和所有质点；图象及图象的物理意义不同；一质点在各时刻的位移，某时刻各质点的位移；图象变化不同；一是延续，二是推移。 2、画波的图象的题型有两种：一是由题意画出特定时刻的波形；二是已知某时刻的波形，要求画出其他时刻的波形（如要画出再经△t时间的波形图）。 画第一种的波形图时要注意以下知识点的掌握：①明确波的特征量，如振幅A、波长λ等；②知道振源的起振方向及各质点的起振方向与波源的起振方向相同；③知道在n个周期内波向外传播n个波长。 画第二种波形图的方法有以下两种：方法一（平移法）：①确定△t时间内各质点完成的全振动的次数；②算出△t时间内波传播的距离△s