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★江安中学14届高三物理组★ ★教学活动单★
第二章 机械波
活动一：机械波、横波和纵波、横波的图像
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及信息，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移．后一质点的振动总是滞后于带动它的前一质点的振动。
(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．机械波的分类
(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，有波峰(凸部)和波谷 (凹部)．
(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线的波，有密部和疏部
4．波动图像与振动图像的区别

振动图像
波的图像
研究对象
一个振动质点
沿波传播方向所有质点
物理意义
一个质点的位移随时间变化x-t
所有质点在某个时刻的空间分布

图像

物理意义
表示同一质点在各时刻的位移
表示某时刻各质点的位移

图像信息
（1）质点振动周期
（2）质点振幅
（3）各时刻质点的位移
（4）各时刻速度、加速度的方向
（1）波长、振幅
（2）某一时刻质点的位移
（3）某一时刻质点的加速度
（4）传播方向、振动方向的互判
一个完整图像占横坐标的距离
表示一个周期T
表示一个波长
图像变化
随时间推移图像延续，但已有形状不变
波形沿传播方向平移
比喻
录像带
集体照
5．波的传播方向和质点的振动方向之间的关系：
（1）已知波的传播方向和波形图判断质点的振动方向。
（2）已知波形和质点的振动方向判断波的传播方向。
判断方法：
a、上下坡法：上坡下，下坡上。
b、平移法：将其沿v的方向移动一微小距离，然后判断

6．画Δt的波形图,首先明确Δt与周期之间的关系,然后画出经过时间小于一个周期的那一时刻的波形图。（注：质点振动一个周期，波向前传播一个波长）
如图实线所示为某简谐波t=0时刻的波形图,波向右传播，已知周期T=0.4 s在此坐标系中画出经过Δt=1.5 s时的波形图.
Δt=1.5 s=，传播Δx=，沿波速方向平移（虚线所示）
活动二：波长、波速和频率（周期）的关系
1．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：
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来决定，波速在固体、液体中比在空气中大．波速的计算方法：v＝或v＝.
活动三：波的干涉和衍射
一、波的衍射
1．波的衍射定义：波可绕过障碍物继续传播,这种现象叫做波的衍射。
注意： 障碍物较大时,衍射不明显；当障碍物较小时，衍射现象明显.
当孔较大时，衍射不明显；当障碍物较小时，衍射现象明显.
2．产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小,或者跟波长相差不多.
（1）障碍物或孔的尺寸大小并不是决定衍射能否发生的条件,仅是衍射现象是否明显的条件。
（2）一般情况下,波长较大的波容易发生明显衍射现象.
（3）一切波都能发生衍射，衍射是波的特有现象
二、波的叠加
1．波的独立传播特性
两列波相遇后,每列波仍像相遇前一样,保持各自原来的波形继续向前传播.
2．波的叠加原理
任何一个质点其振动位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和
图(左)所示为两列同相的波叠加,振动加强,振幅增大.
图(右)所示为两列反相波的叠加,振动减弱,振幅减小.
三、波的干涉
1．干涉现象
频率相同的两列波叠加,使某些区域的振幅加大,某些区域的振幅减小,并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔,这种现象叫波的干涉,干涉图样如图所示.
2．对振动加强和减弱点的解释
（1）两列波产生稳定干涉的必要条件：两列波的频率必须相同。
（2）振动加强点形成：波峰与波峰叠加或波谷与波谷叠加。振动减弱点形成：波峰与波谷叠加。
（3）干涉加强区永远是加强区域，减弱区域永远是减弱区域；干涉图样分布稳定。
（4）干涉后，每一点的振动仍然在平衡位置两侧来回振动，每一点的振动频率仍等于两波源的频率。加强指振幅大，而不是位移大；减弱指振幅小。
（5）某个位置处干涉加强或减弱的条件
（1）加强条件： （k=0,1,2…）， 即两波源到该点的距离差等于波长的整数倍。
（2）减弱条件： （k=0,1,2…）， 即两波源到该点的距离差等于半波长的奇数倍。
活动四：多普勒效应
1．由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到得波的频率发生变化的现象叫多普勒效应
2．注意：波源的频率不变，只是观察者接收到的波的频率发生变化
3．波源与观察者：
①如果二者相互接近,观察者接收到的频率增大
②如果二者远离,观察者接收到的频率减小
③若二者无相对运动，观察者接收到的频率不变
【巩固练习】
1．关于振动和波的关系，下列说法正确的是（ ）
A．物体做机械振动，一定产生机械波
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．波源质点振动一个周期则波沿传播方向传播一个波长
2．关于机械波的形成，下列说法中正确的是(　　)
A．机械振动中各质点的起振方向都与振源的起振方向相同
B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步
C．参与振动的质点都有相同的频率
D．机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递
3．地震时，由震源向四周传播的弹性波，称为地震波。地震波中的纵波使地面发生上下振动，而横波使地面发生前后、左右晃动。在距离震中数十公里的极震区北川县，人们先感到上下颠簸，过数秒到十几秒后才感到有很强的水平晃动，而远在千余公里之外的我们只感到明显的水平晃动。据此同学们提出以下一些观点：
①地震波在传播过程中，既传播振动，又传播能量；
②地震波在传播过程中，只传播振动，不传播能量；
③地震波中的纵波在地壳中的传播速度比横波慢，但能量的衰减较快；
④地震波中的纵波在地壳中的传播速度比横波快，但能量的衰减更快．
以上观点中合理的是（　　）
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
4．如下图所示，为一列沿x轴负方向传播的简谐波在某一时刻的图像，下列说法正确的是（ ）
A．该时刻a点和d点处的质点位移相同，加速度方向相反
B．该时刻b点和c点处的质点位移相同，速度方向相同
C．质点b比质点c先回到平衡位置
D．质点a比质点d先回到平衡位置
y/m
x/m
0
0.1
A
-0.1
10
B
C
20
5．关于如下图所示的波形图，下列说法不正确的是（ ）
A．此列波各质点的振幅是0.1m
B．x=15m处质点的位移是0.1m
C．若A的速度方向沿y正方向，则B的速度方向亦沿y轴正方向
D．A的加速度方向沿y轴负方向，而B、C的加速度方向沿y轴正方向
6．一列简谐横波在x轴上传播,t=1s时刻的波形图如甲图所示,x=2cm的质点P的振动图像如图乙所示,由此可以判断( )
A．该波的传播方向是沿x轴的负方向
B．该波在2s时间内传播的距离是2cm
C．在t=1.5s时P点的速度最大
D．在0到1.5s时间内质点P通过的路程是12cm
7. 一列简谐横波某时刻的波形如图甲所示，从该时刻开始计时，图中质点A的振动图象如图乙所示,则( )
A．这列波的波速是25m/s
B．这列波沿x轴负方向传播
C．质点A在任意的1s内所通过的路程都是0.4m
D．若此波遇到另一列波并发生稳定干涉现象，则另一列波的频率为1.25Hz
8．一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时的波形如图所示，已知这列波在P点依次出现两个波峰的时间间隔为0.4s，则下列说法中正确的是（ ）
A．这列波的波速是10m/s
B．质点P在1s内所通过的路程是1m，1s末质点P具有向 y正向振动的最大速度
C．从图示情况开始，再经过0.7s，质点Q第一次到达波峰
D．当波传到Q点以后，P、Q两质点的振动情况始终相同
9．一列简谐横波在t=0时刻的波形如图中的实线所示，t=0.02s时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T大于0.02s，则该波的传播速度可能是（ ）
A．2m/s B．3m/s C．4m/s D．5m/s
10．图中实线和虚线分别是x轴上传播的一列简谐横波在t＝0和t＝0.03s时刻的波形图，x＝1.2m处的质点在t＝0.03s时刻向y轴正方向运动，则（ ）
A．该波的频率可能是125Hz
B．该波的波速可能是10m/s
C．t＝0时x＝1.4m处质点的加速度方向沿y轴正方向
D．各质点在0.03s内随波迁移0.9m
11．如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个小孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，则关于波经过小孔之后的传播情况，下列描述中正确的是（ ）
A．此时能明显观察到波的衍射现象
B．挡板前后波纹间距离相等
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，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象
12．如下图所示,实线和虚线分别表示振幅､频率均相同的两列波的波峰和波谷.此刻,M是波峰与波峰相遇点,下列说法中正确的是( )
A．该时刻质点O正处在平衡位置；
B．P､N两质点始终处在平衡位置；
C．随着时间的推移,质点M向O点处移动
D．从该时刻起,经过四分之一周期,质点M到达平衡位置
13．利用发波水槽得到的水面波形如图a、b所示，则（ ）
A．图a、b均显示了波的干涉现象
B．图a、b均显示了波的衍射现象
C．图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象
D．图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象
14．下列哪些应用没有应用多普勒效应( )
A．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度；
B．交通警察向进行中的汽车发射一个已知频率的电磁波､波被运动的汽车反射回来,根据接收到的频率发生的变化,就知道汽车的速度,以便于进行交通管理；
C．铁路工人用耳朵贴在铁轨上可判断火车运动情况；
D．医生向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收。测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”
15．如图所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是(　　)
A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高
B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高
C．女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变
D．女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低
16．一个波源在绳的左端发出半个波①：频率为f1，振幅为A1；同时另一个波源在绳的右端发出半个波②：频率为f2，振幅为A2.P为两波源的中点，由图可知，下列说法中不正确的是(　　)
A．两列波同时到达两波源的中点P
B．两列波相遇后，P点波峰值可达A1＋A2
C．两列波相遇后，各自仍保持原来的波形独立传播
D．两列波相遇时，绳上波峰可达A1＋A2的点只有一点
17．下图甲所示是一列简谐横波在t=0.2s时的波形图，其中O是波源，图乙是波上某一点P的振动图象。
（1）该波的波长是 m，周期是 s，波速为 m/s
（2）说明P质点的位置。
（3）画出t=0.4s和t=0.55s的波形图
x/m
y/cm
-2
0
2
2 4
甲
y/cm
2
-2
0
0.1 0.2
t/s
乙

18．一列沿着x轴正方向传播的横波，在t=0时刻的波形如图甲所示。图乙是图甲中某质点的振动图象。
①该波的波速为 m/s；图乙表示图甲中 （从K、L、M、N中选填）质点的振动图象。
② 写出质点L做简谐运动的表达式
O
x/m
y/m
1
2
3
-1
-2
-3
0.1
-0.1

1

19.一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻的波形如图所示，波刚好传到x=3m处．此后x＝1m处的质点比x＝-1m处的质点 （选填“先”、“后”或“同时”）到达波峰位置；若该波的波速为10m/s，经过时间，在x轴上-3m-3m区间内的波形与t=0时刻的正好相同，则= ．
20.图示实线是简谐横波在t1=0时刻的波形图象，虚线是t2=0.2s时刻的波形图象，试回答：若波沿x 轴正方向传播，则它的最大周期为 s；若波的传播速度为55m/s，则波的传播方向是沿x轴 方向(填“正”或“负”)。
21．如图所示，实线是一列简谐横波在t1=0时刻的波形图，虚线为t2=0.5s时的波形图，已知0＜t2－t1＜T，t1=0时，x=2m处的质点A正向y轴正方向振动。则
①质点A的振动周期为　 ；
②波的传播方向是　　 　 ；
③波速大小为　　　　 　 ；
④从t2时刻计时，x=1m处的质点的振动方程是　　　　 　 。
22．一列简谐横波沿工轴正方向传播，周期为2s，t=0时刻的波形如图所示．该列波的波速是 m/s；质点a平衡位置的坐标xa=2.5m．再经 s它第一次经过平衡位置向y轴正方向运动．
23．如图所示，甲图为某波源的振动图象，乙图是该波源产生的横波在某时刻的波形图，波动图的O点表示波源．问：
(1)这列波的波速多大？
(2)若波向右传播，当波动图中质点Q第一次到达平衡位置且向上运动时，质点P已经经过了多少路程？

24．在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点间的距离均为0.1m，如图(a)所示．一列横波沿该直线向右传播，t=0时到达质点1，质点1开始向下运动，振幅为0.2m，经过时间0.3s第一次出现如图（b）所示的波形．
①求该列横波传播的速度；
图（a）
图（b）
1
2
3
4
5
7
6
8
9
1
2
3
4
5
7
6
8
9
v
②写出质点1的振动方程．

25．某一列简谐波，如图12所示中的实线所示．若波向右传播，t=0时刚好传到B点，且再经过0．3s，波刚好传到P点。求：
(1)该列波的周期T；
(2)从t=0时刻起到P点第一次达到波谷时止，O点对平衡位置的位移y0及其所经过的路程so各为多少?

交变电流◎第8页共8页◎2013-12-15