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16版122机械波(创新设计)
第2课时 机械波
[知 识 梳 理]
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。
思维深化
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(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。( )
答案 (1)× (2)√ (3)√
[题 组 自 测]
题组一 波的传播特点
1.(多选)关于波的形成和传播,下列说法正确的是( )
A.质点的振动方向与波的传播方向平行时,形成的波是纵波
B.质点的振动方向与波的传播方向垂直时,形成的波是横波
C.波在传播过程中,介质中的质点随波一起迁移
D.波可以传递振动形式和能量
答案 ABD
2.(多选)一振动周期为T、振幅为A、位于x=0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动。该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播,波速为v,传播过程中无能量损失。一段时间后,该振动传播至某质点P,关于质点P振动的说法正确的是( )
A.振幅一定为A
B.周期一定为T
C.速度的最大值一定为v
D.开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离
E.若P点与波源距离s=vT,则质点P的位移与波源的相同
解析 由于没有能量损失,故P与波源的振幅相同,A正确;波在传播过程中周期不变,故B正确;质点的振动速度与波传播的速度是两个概念,故C错误:介质中所有质点开始振动的方向都与波源的起振方向相同,故D错误;若P点与波源距离s=vT,则质点P与波源之间的距离为一个波长,故质点P与波源的位移总是相同的,E正确。
答案 ABE
题组二 波的图象
3. (多选)为了研究乐音的物理规律,某同学用计算机录制下优美的笛音do和sol,然后在电脑上用软件播放,分别得到如图1中a和b的两个振动图线,由此可以判断( )
图1
A.do和sol的频率之比约为2∶3
B.do和sol的周期之比约为2∶3
C.do和sol在空气中传播的波速之比约为3∶2
D.do和sol在空气中传播的波长之比约为3∶2
解析 由题图可知,相同长度的do的4个波长对应sol的6个波长,故do和sol在空气中传播的波长之比约为3∶2,选项D正确;由于二者在空气中传播速度相等,由v=λf可知,do和sol的频率之比约为2∶3,do和sol的周期之比约为3∶2,选项A正确,B、C错误。
答案 AD
4.(多选)沿x轴正向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形如图2所示,P为介质中的一个质点,该波的传播速度为2.5 m/s,则t=0.8 s时( )
图2
A.质点P相对平衡位置的位移为正值
B.质点P的速度方向与相对平衡位置的位移方向相同
C.质点P的速度方向与加速度的方向相同
D.质点P的加速度方向与相对平衡位置的位移方向相反
解析 由波形图可知波长为4 m,周期T=eq \f(λ,v)=1.6 s,t=0.8 s时,质点P相对平衡位置的位移为负值,质点P
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