第三章機械波單元復習講義-高二上學期物理人教版選擇性

機械波單元復習講義一、波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的互判解題思路：“上下坡”法，沿波的傳播方向，“上坡”時質(zhì)點向下振動，“下坡”時質(zhì)點向上振動。例題1一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t＝0時刻的波形如圖所示。求P、M、Q三點的振動方向。若M此時往下振動，求此時波的傳播方向。解析：（1）由圖可知，P在波峰，所以只能往下振動。M在下坡，所以往上振動，Q在上坡，所以往下振動。（2）如果此時M往下振動，那么M應該是上坡，所以此時波的傳播方向是沿著x軸的負方向。二、振動圖像與波的圖像1、振動圖像和波的圖像的比較比較項目振動圖像波的圖像研究對象一個質(zhì)點波傳播方向上的所有質(zhì)點研究內(nèi)容某質(zhì)點位移隨時間的變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點在空間分布的規(guī)律圖像橫坐標表示時間表示各質(zhì)點的平衡位置物理意義某質(zhì)點在各時刻的位移某時刻各質(zhì)點的位移振動方向的判斷(看下一時刻的位移)(上下坡法)Δt后的圖形隨時間推移，圖像延伸，但已有形狀不變隨時間推移，圖像沿波的傳播方向平移，原有波形做周期性變化聯(lián)系(1)縱坐標均表示質(zhì)點的位移(2)縱坐標的最大值均表示振幅(3)波在傳播過程中，各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動例題2如圖所示，圖甲是t=5s時刻一簡諧橫波沿x軸正方向傳播的波形圖，圖乙為這列波上某質(zhì)點的振動圖像，則（ACD）

A．該列波的波速為2m/sB．圖乙可能是質(zhì)點b的振動圖像C．質(zhì)點c的振動方程為y=6sin(+π)cmD．t=10s時，質(zhì)點a的振動方向向下E．a(chǎn)和b兩質(zhì)點在任意時刻加速度都不可能相同解析：A選項由題圖可知，波長λ=8m，周期T為7s，所以波速V為2m/s故A正確；B選項：t=5s時刻質(zhì)點b正位于波傳播方向的下坡上，此時質(zhì)點b正經(jīng)過平衡位置向下振動，而題圖乙所描述的質(zhì)點在t=5s時正位于正向最大位移處，所以圖乙不可能是質(zhì)點b的振動圖像，故B錯誤；質(zhì)點c振動的圓頻率為ω＝eq\f(2π,T)=eq\f(π,2),由于t=0時質(zhì)點c經(jīng)過平衡位置向下振動，所以初相位為π，則振動方程為y=6sin(eq\f(2π,T)+π)cm故C正確；D選項：10s5s=T+eq\f(T,4)，所以=10s時，質(zhì)點a正通過平衡位置向下振動，故D正確；E選項：質(zhì)點、b的平衡位置相隔eq\f(λ,4)，則一定存在質(zhì)點、b的位置關于波谷或波峰對稱分布的時刻，此時二者的加速度相同，故E錯誤。故選ACD。波傳播的周期性與多解性問題1、周期性①時間周期性：時間間隔Δt與周期T的關系不明確。②空間周期性：波傳播距離Δx與波長λ的關系不明確。2、雙向性①傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定。②振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定。例題3一列沿x軸傳播的簡諧橫波，在t＝0.2s時刻的波形如圖中實線所示，在t1＝0.4s時刻的波形如圖虛線所示．從t到t1時間內(nèi)，x＝2m處的質(zhì)點P運動的路程為s，且0.2m＜s＜0.4m．求：(1)波的傳播的方向和傳播速度的大小；(2)質(zhì)點P第二次出現(xiàn)波谷的時刻。解析：(1)沿x軸負方向10m/s(2)0.525s解析：(1)由題圖可知，波長λ＝3m，振幅A＝0.1m，由t＝0.2s時刻到t1＝0.4s時刻的時間內(nèi)，0.2m<s<0.4m知2A<s<4A，故eq\f(1,2)T<Δt<T，設Δt時間內(nèi)波傳播的距離為Δx，則eq\f(1,2)λ<Δx<λ，即eq\f(3,2)m<Δx<3m，根據(jù)圖像可知：若波沿x軸正方向傳播，則Δx1＝nλ＋1m(n＝0,1,2,3，…)，n無解若波沿x軸負方向傳播，則Δx2＝nλ＋2m(n＝0,1,2,3，…)，n＝0符合。由上述可知，這列波一定沿x軸負方向傳播且Δx2＝2m，又Δt＝t1－t＝0.2s，Δx2＝v·Δt，得v＝10m/s.(2)根據(jù)虛線圖像可知，從t＝0.2s時刻起到質(zhì)點P第二次出現(xiàn)波谷，波向負方向傳播了Δx′＝1.25m，由Δx′＝v·Δt′，解得Δt′＝0.125s，故P質(zhì)點第二次出現(xiàn)波谷的時刻為0.525s.波的干涉、衍射、多普勒效應1、波的疊加在波的疊加中，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和。2、波的干涉現(xiàn)象中加強點、減弱點的判斷方法(1)公式法某質(zhì)點的振動是加強還是減弱，取決于該點到兩相干波源的距離之差Δr。①當兩波源振動步調(diào)一致時。若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動加強；若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，則振動減弱。②當兩波源振動步調(diào)相反時。若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，則振動加強；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動減弱。(2)圖像法在某時刻波的干涉的波形圖上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點，一定是加強點，而波峰與波谷的交點一定是減弱點，各加強點或減弱點各自連接形成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成加強線和減弱線，兩種線互相間隔，加強點與減弱點之間各質(zhì)點的振幅介于加強點與減弱點的振幅之間。3、多普勒效應的成因分析(1)接收頻率：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)．(2)當波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率變高，當波源與觀察者相互遠離時，觀察者接收到的頻率變低．例題4甲、乙兩列簡諧橫波在同一均勻介質(zhì)中傳播，甲波沿x軸正方向傳播，乙波沿x軸負方向傳播，t＝0時刻兩列波恰好在坐標原點相遇，波形圖如圖所示，已知甲波的頻率為4Hz，則(D)A．兩列波的傳播速度均為4m/sB．兩列波疊加后，x＝0處的質(zhì)點振動減弱C．兩列波疊加后，x＝0.5m處的質(zhì)點振幅為30cmD．兩列波疊加后，介質(zhì)中振動加強和減弱區(qū)域的位置不變解析：甲波的頻率為4Hz，T＝eq\f(1,f)＝0.25s，λ甲＝2m，v＝eq\f(λ,T)＝8m/s，由于在同一介質(zhì)中傳播，所以波速相同，均為8m/s，故A錯誤；由于甲、乙兩波的波長相等，在x＝0處為峰峰相遇或谷谷相遇，兩列