2012届高考物理一轮复习课件11.3机械波

图11­3­1
解析：依题意建立 t ＝ 0.1s 时的机械波的模型，如 图a所示，再经过0.2s即从t＝0开始到t′＝0.3s， 此时刻机械波的模型如图b所示．由此可推算出传 播到质点 J 时，机械波的模型如图 c 所示，建立起 这样的动态物理模型，本题的问题就明朗化了．
由于波动的形式是匀速地由A传播到C点，则波速 s 2 v＝ m / s＝20m / s t 0.1 由图可知，波源A 第一次到达正上方 的最大位移处时， 1 t＝ T，所以知T＝ 4 4t，
二、波的传播规律 例2、如图11­3­1所示,A是波源,各质点之间的距离为1m, 当t＝0时,A开始向上振动,经过0.1s第一次到达最大位移, 此时波传播到C点,则下列说法中正确的期是0.4s
B.波的频率是2.5Hz,波长是4m C.再经0.2s，波传播到G点,F到达最大的位移 D.波传播到J点时共历时0.45s,这时质点H到达最大位移
变式训练1、在敲响古刹里的大钟时，有的同学发 现，停止对大钟的撞击后，钟声仍余音缭绕，分 析其主要原因是( B A．大钟的回声 ) B．大钟在继续振动
C．人的听觉发生“暂留”的缘故 D．大钟虽停止振动，但空气仍在振动
解析：停止撞钟后，大钟的振动不会立即消失，因 为振动能量不会凭空消失，再振动一段时间后，由 于阻尼作用，振动才逐渐消失．故B正确．
例 4 、如图11­3­2所示， S1 、 S2 是两个相干波源， 它们振动同步且振幅相同．实线和虚线分别表示在 某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷．关于图中 所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有 ( )
图11­3­3
A．该时刻a质点振动减弱，b、c质点振动最强，
d质点振动既不是加强也不是减弱
3．波的衍射
(1)概念：波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的 衍射． (2)发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波 长小或差不多．
4．多普勒效应 (1)由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者 感到波源的振动频率发生了变化的现象．
(2) 如果二者相互接近，观察者接收到的频率 增大；如果二者远离，观察者接收的频率变 小．注意：发生多普勒效应时，波源的真实频 率不发生任何变化，只是观察都接收的频率发 生了变化． 五、声波
4．机械波的传播过程
(1)机械波传播的是振动形式和能量．质点只在 各自的平衡位置附近做振动，并不随波迁 移．后一质点的振动总是落后于带动它的前一 质点的振动．
(2)介质中各质点的振动周期和频率都与波源的 振动周期和频率相同． (3)由波源向远处的各质点都依次重复波源的振 动．
二、描述机械波的物理量 1．波长λ ：两个相邻的，在振动过程中相对平 衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波 长．在横波中，两个相邻的波峰或相邻的波谷 之间的距离．在纵波中两相邻的密部 ( 或疏部 ) 中央间的距离，都是一个波长．振动在一个周 期内在介质中传播的距离等于波长．
三、波的干涉、衍射 例3、关于波的叠加和干涉 ,下列说法中正确的是( C )
A．两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉
图样，所以波没有叠加
B．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰
与波峰相遇的点
C．两列频率相同的波相遇时，如果介质中的某点振动
是加强的，某时刻该质点的位移可能是零
D．两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移
变式训练2、下列关于横波与纵波的说法中，正确的 是( C )
A．质点上下振动形成的波是横波 B．质点水平振动形成的波是纵波
C．波沿水平方向传播，质点在竖直方向上下振动，
这类波一定是横波
D．质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类
波一定是纵波 解析：D选项中注意空间的想象．比如，质点左右 振动而波前后传播时仍为横波．答案为C.
因为穿过挡板小孔后的波速不变，频率相同，所以 波长也相同， B 正确；若将孔 AB 缩小更能满足明显 衍射现象的条件，能观察到明显的衍射现象， C 错 误；若将波源频率增大，由于波速不变，所以波长 变小，将可能不满足明显衍射现象的条件，也有可 能观察不到明显的衍射现象，D错误．故答案为C.
总是比振动减弱的质点的位移大
解析：根据波的叠加原理，只要两列波相遇就会 叠加，所以 A 错；两列频率相同的波相遇时，振 动加强的点不只是波峰与波峰、波谷与波谷相遇 的点，所以 B 错；振动加强的点仅是振幅加大， 但仍在平衡位置附近振动，也一定有位移为零的 时刻，所以选项C正确，选项D错误． 点评：波的叠加原理是几列波相遇时的一般规律， 而干涉现象是频率相同的两列特殊波叠加的结 果．
一、机械波 1．定义：机械振动在介质中传播就形成了机械波． 2．产生条件：(1)有做机械振动的物体作为波源． (2)有能传播机械振动的介质． 3．分类：(1)横波：质点的振动方向与波的传播方 向垂直．凸起部分叫波峰，凹下部分叫波谷．液体 和气体不能传播横波． (2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在一直线 上．质点分布密的部分叫密部，疏的部分叫疏部．
点评：描述振动强弱的物理量是振幅，而振幅不是 位移．每个质点在振动过程中的位移是在不断改变 的，但振幅是保持不变的，所以振动加强的点无论 处于波峰还是波谷，振动始终是加强的．
例 5 、如图11­3­3所示是观察水面波衍射的实验装 置 ,AC 和 BD 是两块挡板 ,AB 是一个孔 ,O 是波源 . 图 中已画出波源所在区域的波的传播情况，每两条相 邻的波纹 ( 图中曲线 ) 之间距离表示一个波长 , 则波 经过孔之后的传播情况,下列描述正确的是( )
(1) 发 声 体 的 振 动 在 空 气 中 的 传 播 就 是 声 波．人耳能听到的声波的频率范围在 20Hz 到 20000Hz之间．声波是纵波
(2)次声波：频率低于20Hz的声波．由于次声 波的波长较长，更容易发生衍射，所以强度相 同的情况下，次声波传播距离更远．利用次声 波可以预报海啸、台风等．
1 即T＝4t＝4 0.1s＝0.4s.s AC＝ ，则＝4s AC＝4 4 1 1 2m＝8m又f ＝ Hz＝2.5Hz由以上分析知，t＝ T 0.4 0.3s和t＝0.45s时刻波的图象分别如图b和图c所示， 从中可知，t＝0.3s时刻，波传播到质点G，质点E 到达最大位移处．t＝0.45s时刻，波传播到质点J， 质点H 到达正最大位移处，所以该题正确答案为 选项D.
A．有机械波必有振动 B．有机械振动必有波 C．离波源远的质点振动周期长 D．波源停振时，介质中的波动立即停止
解析：要分清振动与波动的关系，必须明确其产生 机理及产生条件，一个质点的振动会带动邻近质点 的振动，使振动这种运动形式向外传播出去而形成 机械波，但在缺少介质的情况下，波动现象就无法 发生，故A对B错；波动形成以后，各质点的振动都 先后重复波源的振动，故各质点的振动周期是一样 的，C错；大量质点的振动所形成的波动不会因波 源的停振而消失，因为能量不会无缘无故地消失， 故D错．故选A.
B ．该时刻 a 质点振动减弱， b 、 c 、 d 质点振动
都加强
C ． a 质点的振动始终是减弱的， b 、 c 、 d 质点
的振动始终是加强的
D ．再过 T/4 后， a 、 b 、 c 三个质点都将处于各
自的平衡位置，因此振动减弱
解析：该时刻 a 质点振动减弱， b 、 c质点振动加强， 这不难理解．但是 d 既不是波峰和波峰叠加，又不 是波谷和波谷叠加，如何判定其振动强弱？这就要 用到充要条件：“到两波源的路程之差是波长的整 数倍”时振动加强，从图中可以看出，d是S1、S2连 线的中垂线上的一点，到S1、S2的距离相等，所以 必然为振动加强点．答案为BC.
图11­3­3
A．此时不能观察到波的明显衍射现象 B．挡板前后波纹间距离相等 C．如果将孔缩小，将观察不到明显的衍射现象 D ．如果孔的大小不变，而波的频率增加，能更明显
观察到衍射现象 解析：根据能有明显衍射现象的条件：障碍物或孔 的尺寸比波长小或差不多.图中两波纹之间距离即为 一个波长,从图中可看出孔AB的尺寸小于一个波长, 所以此时能明显地观察到波的衍射现象,A错误；
(3)超声波：频率高于20000Hz的声波．超声波 的波长短，不易发生衍射，基本上沿直线传播， 因此，可以定向发射和接收．超声波有很强的 穿透能力，能穿透几厘米厚的金属．利用超声 波的直线传播特点和穿透能力的仪器有：超声 波探伤仪、B超等．
一、波的形成条件
例1、关于振动和波的关系，下列说法中正确的是 ( A )
2．波的独立性原理：两列波在空中相遇时将保持 原来的特性(λ、A、f及振动方向)沿原方向传播而 互不干扰．
四、波的特有现象
1．波的叠加：在两列波重叠区域，各质点均同时 参与两个振动，其振动的位移等于两列波分别引起 位移的矢量和．
2．波的干涉 (1)概念：当频率相同的两波相遇时，某些区域振 动总是加强，某些区域的振动总是减弱，且加强和 减弱的区域互相间隔的现象，叫做波的干涉．
2．周期T与频率f：T＝1/f，波的频率由振源决 定，在任何介质中传播波的频率不变．波从一 种介质进入另一种介质时，唯一不变的是频率 (或周期)，波速与波长都发生变化．
3．波速v：单位时间内波向外传播的距离．v＝ x/t＝λ/T＝λf，波速的大小由介质决定．
三、说明：
1．波从一种介质进入另一种介质，频率不会发生 变化，速度和波长将发生改变．
(2)形成稳定干涉图样必须满足相干波源的条件， 即：两列波频率相同、振动方向相同、相差恒 定．
(3)振动情况完全相同的两列波形成的干涉图样中， 波程差等于波长整数倍的点是振动加强点，波程 差等于半个波长奇数倍的点是振动减弱点．
注意：振动加强点并不是始终在波峰，振动减弱 点也并不始终在波谷，振动加强点以两列波的振 幅之和为振幅不停振动，振动减弱点以两列波振 幅之差为振幅振动．振动减弱点的位移可能在某 个瞬时比振动加强的位移还要大．