机械波复习

机械波复习复习目标:•1、机械波的产生条件•2、机械波的类型•3、波长、频率和波速的关系•4、声波，超声波,多普勒效应及其应用基本知识：1.机械波(1)机械振动在介质中的传播形成机械波.(2)机械波产生的条件：①波源，②介质.2.机械波的分类(1)横波：质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波.横波有凸部(波峰)和凹部(波谷).(2)纵波：质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波.纵波有密部和疏部.3.机械波的特征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振动，并不随波迁移.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.4.波长、波速和频率及关系①波长：两个相邻的且在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点平衡位置间的距离叫波长.振动在一个周期里在介质中传播的距离等于一个波长。对于横波，相邻的两个波峰或相邻的两个波谷之间的距离等于一个波长.对于纵波，相邻的两个密部或相邻的两个疏部之间的距离等于一个波长。波长由波速和频率共同决定。②波速：指振动的状态在介质中的传播速度。波在同一种均匀介质中是匀速传播的。速率只与介质有关，而与频率无关。注意：波速与质点振动速度不是同一概念.③频率：指参与波动的所有质点的振动频率。等于波源的振动频率．频率只与波源有关，与介质无关。④三者关系：v=f，f和v决定.5.波动图像：表示介质各质点在某一时刻相对平衡位置的位移。其中：横坐标表示各质点的位置；纵坐标表示该时刻介质各质点偏离各自的平衡位置的位移。波的图像能反映的物理量①振幅和波长.②该时刻介质各质点的位移.③已知波的传播方向，可确定该时刻介质各质点的振动方向，也可反过来运用.④已知波的传播方向，可确定任一时刻的波形图.⑤已知波的传播速度大小和方向，可确定图像上介质各质点的振动图像.一切波都能发生反射、折射、干涉和衍射。干涉和衍射是波特有的性质。⑴干涉：①产生干涉的必要条件：两列波源的频率必须相同。②在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加强；振动减弱点始终减弱。⑵衍射：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长差不多．６、机械波的反射、折射、干涉和衍射７、声波：（1）、声波是纵波，（2）、可闻波的频率范围是：20Hz-20000Hz（3）、次声波：频率小于20Hz的声波；超声波：频率大于20000Hz的声波。（4）、应用：•(5)．多普勒效应•(1)由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象．实质是：波源的频率没有变化，而是观察者接收到的频率发生了变化．•(2)多普勒效应的产生原因1、机械波的理解•【例】地震震动以波的形式传播，地震波有纵波和横波之分。•图中是某一地震波的传播图，其振幅为A，波长为λ，某一时刻某质点的坐标为（λ，0）经1/4周期该质点的坐标是多少？该波是纵波还是横波。•A．纵波（5λ/4．0）B．横波（λ，－A）•C．纵波（λ，A）D．横波（5λ/4．A）•解析:由题图知，该地震波为横波，即传播方向与振动方向垂直。•某质点的坐标（λ，0）即为图中a点，经1/4周期，a点回到平衡位置下面的最大位移处，即位移大小等于振幅，坐标为（λ，－A），（水平方向质点并不随波逐流）。故答案为B【例】1999年9月21日台湾南投地区发生了里氏7.6级大地震，已知地震中的纵波和横波在地表附近（即深度h约为零）的传播速度为9.1km/s和3.7km/s，在某地的观测站中，记录了南投地震的纵波和横波达该地的时间差为5.4s.(1)求这个观测站距南投的距离.(2)观测站首先观察到的是上下振动还是左右晃动?【解析】(1)设观测站距南投的距离为s,则s/v横-s/v纵=t.s=[v横v纵/(v纵-v横)]t=[9.1×3.7/(9.1-3.7)]×5.4km=34km(2)因为纵波先到观测点，因而先观察到的是左右晃动.2、质点振动方向和波的传播方向的判定•【例】如图所示，a、b是一列横波上的两个质点，它们在X轴上的距离s=30m，波沿x轴正方向传播，当a振动到最高点时b恰好经过平衡位置，经过3s，波传播了30m，并且a经过平衡位置，b恰好到达最高点，那么．•A．这列波的速度一定是10m／sB．这列波的周期可能是0．8s•C．这列波的周期可能是3sD．这列波的波长可能是24m答案：ABD3．已知波速V和波形，画出再经Δt时间波形图的方法．•【例】图是某时刻一列横波在空间传播的波形图线。已知波是沿x轴正方向传播，波速为4m/s，试计算并画出经过此时之后1.25s的空间波形图。4．已知振幅A和周期T，求振动质点在Δt时间内的路程和位移．【例】如图所示,在xOy平面内有一沿x轴正方向传播的简谐振动横波,波速为1m/s,振幅为4cm,频率为2.5Hz,在t=0时刻,P点位于其平衡位置上方最大位移处,则距P点为0.2m的Q点•A、在0.1s时的位移是4cm;•B、在0.1s时的速度最大;•C、在0.1s时的速度向下;•D、在0到0.1s的时间内路程是4cm;·P·Q·P·Q•解析:,P与Q相距λ/2,先画出若干个波长的波形,经过0.1s也就是T/4后,Q点将回到平衡位置,且向上运动,B项正确;在0到0.1s时间内通过的路程为振幅,即4cm,D项正确•拓展:若求经Δt=2.5s时Q的路程和Q的位移,如何求?多普勒效应•【例】一机车汽笛频率为650Hz，机车以v=15m/s的速度观察者驶来，设空气中的声速是V=340m/s，观察者听到的声音频率为多少？•解答：机车静止时，汽笛声的波长为λ，由于机车（波源）向观察者运动，波长应减小vT，则单位时间内通过观察者的波数变为即观察者听到的声音频率变大了，音调变高了。)Hz(68065015340340f.vVV'f5.波的叠加与波的干涉•【例】如图所示，在坐标xoy的y轴上有两个相同的波源A、B，它们激起水波波长为2m，A、B的坐标分别为（0，2m）和（0，5m）．在x轴上从－∞到十∞范围内两列波叠加相减弱的点的个数为多少个？•【解析】在X轴上任取点C，连接CA、CB．如图所示，由图可知CB－CA≤AB＝3m（由三角形任意两边之差小于第三边原理得出左式），所以（CB－CA）的值可以取lm、2m、3m．而A、B两波源激起的水波波长为2m，则只有当（CB－CA）值为半波长的奇数倍时，两列波相遇才是减弱的，故取lm、3m时两列波叠加后是减弱的，由于是在x轴上从－∞到十∞范围内寻找，以及关于y轴对称的关系，故减弱点共有3个．•干涉强、弱区的判断方法有两种：•（1）在波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇处是干涉加强区；在波峰与波谷相遇或波谷与波峰相遇处是干涉减弱区。•（2）与相同波源的距离差为半波长的偶数倍处是干涉加强区；与相同波源的距离差为半波长的奇数倍处是干涉减弱区。练1.声波在钢轨中传播的速度远大于在空气中传播的速度，则当声音从空气传到钢轨中时（）A、频率变小，波长变大B、波长变小，频率变大C、频率不变，波长变大D、频率不变，波长变小练2、简谐波在传播过程中，关于波上各质点的运动情况，下列说法正确的是：（）A、各质点的位移、加速度都相等B、同一时刻各质点运动的速率都相等C、同一时刻各质点传播的速率都相等D、各质点振动的周期、振幅都相等