2013届高考精品复习课件：选修3-4第12章第2节机械波

四、波的特有现象
1. 衍射
(1)定义: 波可以绕过障碍物继续传播
的现象.
(2)产生明显衍射现象的条件是: 障碍物或孔的尺寸比波长小 ________________________________ 或与波长相差不多 ________________________________.
2. 波的叠加
定义: 几列波相遇时, 每列波都能够保
图像
方法 (2)“上、下坡”法 沿着波的传播方向看, 上坡的点向下振动, 下 坡的点向上振动, 即“ 上坡下、下坡上” 例如: 图中A点向上振 动, B点向下振动, C点 向上振动
图像
方法 (3)逆向描迹法 逆着波的传播方向用铅 笔描波形曲线, 笔头向 上动, 质点的振动方向 向上, 笔头向下动, 质点 的振动方向就向下
(2)产生稳定的干涉现象的两个必要条 两列波的频率相同 件:_____________________________, 两个波源的相位差保持不变 ________________________________.
4. 多普勒效应
(1)定义: 由于波源跟观察者之间有相
对运动, 使观察者感受到波的频率发
有符合干涉条件的两列波相遇时才能
产生干涉现象.(3)任何波都能发生衍
射现象, 而发生明显的衍射需要一定
的条件.
2. 多普勒效应的几点注意 (1)发生多普勒效应时, 波源的真实频 率不会发生任何变化, 只是观察者接
收到的频率发生了变化.
(2)观察者接收到的频率发生变化的原
因是观察者与波源之间有相对运动.
要点透析直击高考
一、振动图像与波动图像的比较
振动图像 研究 对象 一振动质点 波动图像 沿波传播方向所 有质点
研究 一质点位移随 某时刻所有质点 内容 时间变化规律 的空间分布规律
振动图像
波动图像
图 像
振动图像 物 理 意 义 表示同一质点 在各时刻的位 移
波动图像
表示某时刻各 质点的位移
振动图像 (1)质点振动周期 (2)质点振幅 (3)各时刻质点位 移 (4)各时刻质点速 度、加速度方向
个时刻的波形相同.
波的干涉问题
高考海南卷)如图12－2－5 例2 (2010·
为某一报告厅主席台的平面图, AB是
讲台, S1、S2是与讲台上话筒等高的喇
叭, 它们之间的相互位置和尺寸如图
所示.
报告者的声音放大后经喇叭传回话筒 再次放大时可能会产生啸叫. 为了避免 啸叫, 话筒最好摆放在讲台上适当的位
波的传播 (1)横波: 质点的振动方向与_________ 方向 _______相互垂直的波, 凸起部分叫波 峰, __________部分叫波谷. 凹陷 (2)纵波: 质点的振动方向与波的传播 一条直线 方向在___________上, 质点分布密的 密部 疏部 叫_______, 质点分布疏的叫_______.
所示, 其中实线表示波峰, 虚线表示波
谷, 则( )
图12－2－3
A. 在两波相遇的区域中会产生干涉 B. 在两波相遇的区域中不会产生干涉 C. a点的振动始终加强
D. a点的振动始终减弱
解析: 选 B.由图知, 两列波的波长不相
等, 不满足波的干涉条件, 故B正确,
A、C、D错误.
பைடு நூலகம்
题型探究讲练互动
置, 在这些位置上两个喇叭传来的声音
因干涉而相消. 已知空气中声速为340
m/s.若报告人声音的频率为136 Hz, 问
讲台上这样的位置有多少个？
图12－2－5 【思路点拨】 讲台上适当的位置,
应满足两声波在该位置为振动减弱点, 然后确定加强点, 利用对称性, 再确定 减弱点.
【解析】
对应声频
f＝136 Hz 的声波的波长是 v λ＝ ＝2.5 m f
图12－2－6
式中 v＝340 m/s 是空气中的声速. 在图 中, O 是 AB 的中点, P 是 OB 上任一点, 将 λ S1P － S2P 表示为 S1P － S2P ＝k 2
式中 k 为实数. 当 k＝0,2,4, „时, 从两个 喇叭来的声波因干涉而加强; 当 k＝ 1,3,5, „时, 从两个喇叭来的声波因干涉 而相消. 由此可知, O 是干涉加强点; 对 于 B 点, λ S1B － S2B ＝20 m－15 m＝4 2
所以, B点也是干涉加强点. 因而O、B 之间有2个干涉相消点, 由对称性可知, AB上有4个干涉相消点.
持各自的状态继续传播而不互相干扰,
只是在重叠的区域里,
介质中的质点同时参与这几列波引起 的振动, 质点的位移等于这几列波单
矢量和 独传播时引起的位移的___________. 3. 干涉
(1)定义: 频率相同的两列波叠加, 使某 加强 些区域的振动_______, 某些区域的振 减弱 动________, 这种现象叫做波的干涉.
波动图像的应用
高考海南卷)一列简谐横波 例1 (2011·
在t＝0时的波形图如图12－2－4所示.
介质中x＝2 m处的质点P沿y轴方向做
简谐运动的表达式为y＝10sin(5πt) cm.
关于这列简谐波,下列说法正确的是 ( )
图12－2－4
A.周期为4.0 s B. 振幅为20 cm C. 传播方向沿x轴正向
波动图像 (1)波长、振幅 (2)任意一质点此刻 的位移 (3)任意一质点在该 时刻加速度方向 (4)传播方向、振动 方向的互判
图 像 信 息
振动图像
波动图像
形 记录着一个人一 记录着许多人某 象 段时间内活动的 时刻动作表情的 比 录像带 集体照片 喻
振动图像 波动图像 随时间推移 随时间推移, 图像延续, 但 图像变化 波形沿传播方 已有形状不 向平移 变 一完整曲 表示一个周 线占横坐 表示一个波长 期 标距离
三、波的干涉、衍射及多普勒效应 1. 波的干涉与波的衍射的比较
内容 项目
定义
现象
可观察到明显 相同点 现象的条件
频率相同的 两列波叠 加, 使某些 波的干涉 区域的振动 加强, 某些 区域的振动 减弱的现象
干涉图样稳 定, 振动强 干涉和 弱区域相间 两列波的频率 衍射是 分布, 加强 相同 波特有 区、减弱区 的现象 位置不变
二、波长、频率和波速 1. 波长 (1)定义: 在波的传播方向上, 两个相邻 的在振动过程中对平衡位置的位移总
_______的质点之间的距离叫做波长. 相等
(2)理解: ①在横波中, 两个相邻的波峰 (或波谷)间的距离等于波长; 在纵波中, 两个相邻的密部(或疏部)间的距离等 于波长. ②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.
结合该时刻波形图可知波沿 x 轴正方向传 λ 播, 波长 λ＝4 m, 则波速 v＝ ＝10 m/s, T C、D 正确.
【答案】
CD
【方法引导】
波的图像描述在波的
传播方向上的介质中各质点在某时刻 离开平衡位置的位移. 简谐波的图像
是一条正弦或余弦曲线. 波的图像的
重复性, 相隔时间为周期整数倍的两
二、质点振动方向与波传播方向的互判
图像 方法 (1)微平移法 沿波的传播方向将波的图像进行一微小平 移, 然后由两条波形曲线来判断 例如: 波沿x轴正向传播, t时刻波形曲线如 图中实线所示. 将其沿v的方向移动一微小 距离Δx, 获得如图中虚线所示的图线 可以判定: t时刻质点A振动方向向下, 质点B振动方 向向上, 质点C振动方向向下
2. 频率
波源的振动频率即波的频率, 因为介
质各质点做受迫振动, 其振动是由波
源的振动引起的, 故各个质点的振动
频率都等于波源的振动频率, 不随介 质的不同而变化. 当波从一种介质进入另一种介质时, 不变 波的频率____________.
3. 波速 单位时间内某一波的波峰(或波谷)向前移 动的距离, 叫波速. 波速由介质决定. 同类波在同一种均匀介 x λ 质中, 波速是一个定值. 即 v＝ ＝ ＝λf. t T 式中 v 为波的传播速率, 即单位时间内振 动在介质中传播的距离; T 为振源的振动 周期, 常说成波的周期.
图像
方法
(4)同侧法 质点的振动方向与波的 传播方向在波的图像的 同一侧. 如图所示
即时应用 2.(2010· 高考安徽理综卷)一列沿x轴正 方向传播的简谐横波, 某时刻的波形
如图12－2－2所示. P为介质中的一个
质点, 从该时刻开始的一段极短时间
内, P的速度v和加速度a的大小变化情
况是( )
三、波的图像
1. 图像
在平面直角坐标系中, 用横坐标表示 平衡位置 介质中各质点的___________; 用纵坐 标表示某一时刻, 各质点偏离平衡位 位移 置的_________, 连接各位移矢量的末 端, 得出的曲线即为波的图像, 简谐波 正弦 的图像是________ (或余弦)曲线.
各质点 2. 物理意义: 某一时刻介质中_______ 相对平衡位置的位移.
第2节 机械波
基础梳理自学导引
一、机械波
1. 形成和产生条件
(1)机械振动在介质中的传播, 叫机械
波. 介质 简谐运动在______中的传播叫简谐波.
(2)形成: 介质可以看成是由大量质点 构成, 相邻质点间有相互作用力, 当介 质中的某一点发生振动时, 就会带动 它周围的质点振动起来, 形成机械波. (3)产生的条件: ①有波源, ②有介质. 2. 波的分类
(3)多普勒效应的两种情况
接收频率增大 ①波源不动 观察者背离波源运动 接收频率减小
观察者向波源运动
接收频率增大 ②观察者不动 波源背离观察者运动 接收频率减小
波源向观察者运动
即时应用 3. (2011· 高考上海单科卷)两波源S1、 S2在水槽中形成的波形如图12－2－3