第12章 第2课时机械波

第2课时机械波

考纲解读 1.知道机械波的特点和分类.2.掌握波速、波长和频率的关系，会分析波的图象.3.理解波的干涉、衍射现象和多普勒效应，掌握波的干涉和衍射的条件．

1．[振动和波的关系]关于振动和波的关系，下列说法中正确的是() A．振动是波的成因，波是振动的传播

B．振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象

C．波的传播速度就是质点振动的速度

D．波源停止振动时，波立即停止传播

答案AB

2．[波的形成与波的分类]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

3．[波的图象的理解]如图1所示是一列简谐波在t＝0时刻的波形图，介质中的质点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，下列说法中正确的是

()

图1

A．这列简谐波的振幅为20 cm

B．这列简谐波的周期为5.0 s

C．这列简谐波在该介质中的传播速度为25 cm/s

D．这列简谐波沿x轴正向传播

答案 D

解析由题图可知，质点偏离平衡位置的最大距离即振幅为10 cm，A错；由质点P振

动的表达式可知这列简谐横波的周期为T ＝2πω＝2π

5π s ＝0.4 s ，B 错；由题图可知，该波

的波长为λ＝4 m ，波速v ＝λT ＝4

0.4 m /s ＝10 m/s ，C 错；由质点P 做简谐运动的表达式

可知，t ＝0时刻质点P 正在向上运动，由此可判断波沿x 轴正向传播，D 正确． 4．[波的干涉和衍射]如图2所示为观察水面波衍射的实验装置，AC 和BD 是两块挡板，AB

是一个小孔，O 是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则对波经过孔后的传播情况，下列描述不正确的是

( )

图2

A ．此时能明显观察到波的衍射现象

B ．挡板前后波纹间距相等

C ．如果将孔AB 扩大，有可能观察不到明显的衍射现象

D ．如果孔的大小不变，使波源的振动频率增大，能更明显地观察到衍射现象 答案 D

解析 由题图可以看出，孔AB 尺寸与波长相差不大，因只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，故选项A 、C 正确；由λ＝v

f 知，v 不变，f 增大，只能使λ减小，故选项D 错；既然衍射是指“波绕

过障碍物而传播的现象”，那么经过孔后的波长自然不变，故选项B 正确．

1．机械波的形成条件：(1)波源；(2)介质． 2．机械波的特点

(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)各质点开始振动(即起振)的方向均相同．

(4)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．波长、波速、频率及其关系

(1)波长

在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，用λ表示．

(2)波速

波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定． (3)频率

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：v ＝fλ.

特别提醒 1.机械波从一种介质进入另一种介质，频率不变，波速、波长都改变． 2．机械波的波速仅由介质决定，波速在固体、液体中比在空气中大．波速的计算方法：v ＝λT 或v ＝Δx Δt . 4．波的图象的物理意义

反映了某一时刻介质中各质点相对平衡位置的位移． 5．波的干涉

(1)产生稳定干涉的条件：频率相同的两列同性质的波相遇．

(2)现象：两列波相遇时，某些区域振动总是加强，某些区域振动总是减弱，且加强区和减弱区互相间隔．

(3)对两个完全相同的波源产生的干涉来说，凡到两波源的路程差为一个波长的整数倍时，振动加强；凡到两波源的路程差为半个波长的奇数倍时，振动减弱．

6．产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔(缝)的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小． 7．多普勒效应

(1)波源不动⎩⎪⎨⎪⎧

观察者向波源运动，接收频率增大观察者背离波源运动，接收频率减小

(2)观察者不动⎩

⎪⎨⎪⎧

波源向观察者运动，接收频率增大

波源背离观察者运动，接收频率减小

考点一 波动图象与波速公式的应用

1．波的图象反映了在某时刻介质中的各质点离开平衡位置的位移情况，图象的横轴表示各

质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移，如图3所示．

图3

图象的应用：

(1)直接读取振幅A和波长λ，以及该时刻各质点的位移．

(2)确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小．

(3)结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向．

2．波速与波长、周期、频率的关系为：v＝λ

T＝λf.

例1(2013·北京·15)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4 m/s.某时刻波形如图4所示，下列说法正确的是()

图4

A．这列波的振幅为4 cm

B．这列波的周期为1 s

C．此时x＝4 m处的质点沿y轴负方向运动

D．此时x＝4 m处的质点的加速度为0

解析由波形图可知：振幅A＝2 cm，λ＝8 m，T＝λ

v＝

8

4s＝2 s，选项A、B均错误；x

＝4 m处的质点此时正处于平衡位置处，加速度为零，由“上下坡法”可知，此时质点沿y轴正方向运动，所以选项C错误，D正确．

答案 D

突破训练1如图5所示为一列在均匀介质中沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为4 m/s，则()

图5

A．质点P此时的振动方向沿y轴正方向

B．P点振幅比Q点振幅小

C．经过Δt＝3 s，质点Q通过的路程是0.6 m

D．经过Δt＝3 s，质点P将向右移动12 m

答案 C

解析由机械波沿x轴正方向传播，利用“带动”原理可知，质点P此时的振动方向沿y轴负方向，选项A错误；沿波传播方向上各质点并不随波迁移，而是在平衡位置