新高考物理一轮复习提升练习导学案第45讲 机械波(解析版) .docVIP

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第45讲机械波

第45讲机械波

学习目标

学习目标

明确目标确定方向

1机械波的产生和传播

2描述机械波的物理量

机械波的图像

波的干涉和衍射

多普勒效应

【知识回归】回归课本夯实基础

第一部分:基础知识梳理

一、机械波

1.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)传播振动形式、传播能量、传播信息。

(2)质点不随波迁移。

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,有波峰和波谷。

(2)纵波:质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上,有疏部和密部。

4.机械波的描述

(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。

①在横波中,两个相邻波峰(或波谷)间的距离等于波长。

②在纵波中,两个相邻密部(或疏部)间的距离等于波长。

(2)频率(f):波的频率等于波源振动的频率。

(3)波速(v):波在介质中的传播速度,由介质本身的性质决定。

(4)波长、频率(或周期)和波速的关系:v=eq\f(λ,T)=λf。

5.波的图像

(1)坐标轴:横坐标表示沿波传播方向上各个质点的平衡位置,纵坐标表示该时刻各个质点离开平衡位置的位移。

(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。

二、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,相位差保持不变

产生明显衍射的条件: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(距离发生变化)。

(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。

第二部分:重难点辨析

波的多解问题的处理方法

1.造成波动问题多解的主要因素

(1)周期性:

①时间周期性:时间间隔Δt与周期T的关系不明确。

②空间周期性:波传播距离Δx与波长λ的关系不明确。

(2)双向性:

①传播方向双向性:波的传播方向不确定。

②振动方向双向性:质点振动方向不确定。

如:a.质点达到最大位移处,则有正向和负向最大位移两种可能。

b.质点由平衡位置开始振动,则起振方向有向上、向下(或向左、向右)两种可能。

c.只告诉波速不指明波的传播方向,应考虑沿两个方向传播的可能,即沿x轴正方向或沿x轴负方向传播。

d.只给出两时刻的波形,则有多次重复出现的可能。

解决此类问题时,往往采用从特殊到一般的思维方法,即找到一个周期内满足条件的特例,在此基础上,如知时间关系,则加nT;如知空间关系,则加nλ。

(3)波形的隐含性形成多解:

在波动问题中,往往只给出完整波形的一部分,或给出几个特殊点,而其余信息均处于隐含状态。这样,波形就有多种情况,形成波动问题的多解性。

2.解决波的多解问题的思路

(1)首先要考虑波传播的“双向性”,例如,nT+eq\f(1,4)T时刻向右传播的波形和nT+eq\f(3,4)T时刻向左传播的波形相同。

(2)其次要考虑波的周期性,若已知一段时间,就要找出与周期的关系,写成t=nT+Δt,ΔtT;若已知一段距离,就要找出与波长的关系,写成x=nλ+Δx,Δxλ。

【典例分析】精选例题提高素养

【例1】.一列简谐横波在SKIPIF10时的波形图如图甲所示,图乙为质点b的振动图像。下列说法正确的是(????)

??

A.质点a振动的振幅为12cm B.该波沿x轴正方向传播

C.经过1s时间,质点a将向左移动2m D.SKIPIF10时刻,SKIPIF10处质点加速度最大

【答案】D

【详解】A.根据甲图可知质点a振动的振幅为6cm,A错误;

B.根据乙图可得质点b在t=2s时的向y轴负方向振动;再结合甲图,由上下坡法可知该波沿x轴负方向传播,B错误;

C.根据机械波的形成,可知质点不会随波移动,只是在自己的平衡位置附近振动,所以经过1s时间,质点a不会向左或向右移动,C错误;

D.根据乙图可知该简谐波的周期为4s,波长为8m,所以波速为

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