第一環(huán)節(jié)　必備知識(shí)落實(shí)
第二環(huán)節(jié)　關(guān)鍵能力形成
第三環(huán)節(jié)　核心素養(yǎng)提升
1.機(jī)械波的形成條件(1)有發(fā)生機(jī)械振動(dòng)的波源。(2)有傳播介質(zhì),如空氣、水等。2.傳播特點(diǎn)(1)機(jī)械波傳播的只是振動(dòng)的形式和能量,質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近做簡諧運(yùn)動(dòng),并不隨波遷移。(2)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振幅相同,振動(dòng)周期和頻率都與波源的振動(dòng)周期和頻率相同。(3)一個(gè)周期內(nèi),質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng),通過的路程為4A,位移為零。
追本溯源生活中有很多波動(dòng)現(xiàn)象,如水波、上下抖動(dòng)繩子形成的繩波。以繩波為例,分析波的形成和傳播。
1.橫波的圖像(1)坐標(biāo)軸:橫軸表示各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置,縱軸表示該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移。(2)意義:表示在波的傳播方向上,某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移。(3)圖像:
2.多普勒效應(yīng)(1)條件:聲源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。(2)現(xiàn)象:觀察者感到頻率發(fā)生變化。(3)實(shí)質(zhì):聲源頻率不變,觀察者接收到的頻率變化。
追本溯源新型列車動(dòng)車組速度可達(dá)300 km/h,當(dāng)該車在高速運(yùn)行中鳴笛時(shí),與該車笛聲的音調(diào)相比,站在車前方路旁的人與站在車后方路旁的人聽起來音調(diào)有什么不同?提示 車前方的人聽起來音調(diào)偏高,車后方的人聽起來音調(diào)偏低。
1.思考判斷(1)在機(jī)械波傳播過程中,介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)隨波的傳播而遷移。(　　)(2)周期或頻率,只取決于波源,而與v、λ無直接關(guān)系。(　　)(3)在機(jī)械波傳播過程中,波速v取決于介質(zhì)的性質(zhì),它與T、λ無直接關(guān)系。只要介質(zhì)不變,v就不變;如果介質(zhì)變了,v也一定變。(　　)(4)兩列波在介質(zhì)中疊加,一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。(　　)(5)一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象。(　　)(6)多普勒效應(yīng)說明波源的頻率發(fā)生變化。(　　)
2.關(guān)于機(jī)械波,下列說法正確的是(　　)A.機(jī)械波的振幅與波源振動(dòng)的振幅不相等B.在機(jī)械波的傳播過程中,離波源越遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期越大C.在機(jī)械波的傳播過程中,介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率等于波源的振動(dòng)頻率D.在機(jī)械波的傳播過程中,介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度等于波的傳播速度
解析:在傳播過程中,機(jī)械波的振幅與波源振動(dòng)的振幅是相等的,A錯(cuò)誤。在機(jī)械波的傳播過程中各點(diǎn)的振動(dòng)周期均與波源的周期相同,B錯(cuò)誤。每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在重復(fù)波源的振動(dòng),因此質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率和波源的振動(dòng)頻率相同, C正確。振動(dòng)速度與波的傳播速度是不相同的,D錯(cuò)誤。
3.(2020·四川北大附中成都為明學(xué)校月考)公路上的雷達(dá)測(cè)速儀的工作原理是利用(　　)A.波的反射和多普勒效應(yīng)B.波的干涉和多普勒效應(yīng)C.波的干涉和波的反射D.波的反射和共振
解析:雷達(dá)測(cè)速主要是利用多普勒效應(yīng),當(dāng)目標(biāo)向雷達(dá)天線靠近時(shí),反射信號(hào)頻率將高于發(fā)射信號(hào)頻率;反之當(dāng)目標(biāo)遠(yuǎn)離天線而去時(shí),反射信號(hào)頻率將低于發(fā)射信號(hào)頻率,根據(jù)頻率的改變數(shù)值,即可計(jì)算出目標(biāo)與雷達(dá)的相對(duì)速度,A正確,B、C、D錯(cuò)誤。
5.(2020·江蘇海頭高級(jí)中學(xué)高二月考)如圖所示,實(shí)線和虛線分別表示振幅、頻率均相同的兩列波的波峰和波谷,此刻,M是波峰與波峰相遇點(diǎn),下列說法正確的是(　　)A.該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)O正處在平衡位置B.P、N兩點(diǎn)始終處于平衡位置C.質(zhì)點(diǎn)M始終位于波峰位置D.點(diǎn)M到兩波源的距離之差一定是波長的整數(shù)倍
解析:由題圖知O點(diǎn)是波谷和波谷疊加,正處于波谷,A錯(cuò)誤。P、N兩點(diǎn)是波谷和波峰疊加,位移始終為零,即處于平衡位置,B正確。題圖所示時(shí)刻點(diǎn)M為波峰與波峰相遇,是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),振幅最大,在平衡位置振動(dòng),不始終位于波峰位置,C錯(cuò)誤。只有當(dāng)兩波源振動(dòng)相位相同時(shí),M點(diǎn)到兩波源的距離差才是波長的整數(shù)倍;若兩波源振動(dòng)相位相反,則M點(diǎn)到兩波源的距離差為半波長的奇數(shù)倍,D錯(cuò)誤。
2.振動(dòng)和波動(dòng)的比較
3.周期(頻率)、波速、波長的決定因素(1)周期和頻率只取決于波源,波的周期和頻率就是指波源的周期和頻率,與v、λ無任何關(guān)系。(2)波速v決定于介質(zhì)的物理性質(zhì),同一種均勻介質(zhì),物理性質(zhì)相同,波在其中傳播的速度恒定。
【典例1】 在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個(gè)質(zhì)點(diǎn),相鄰兩質(zhì)點(diǎn)的距離均為l,如圖甲所示。一列橫波沿該直線向右傳播,t=0時(shí)到達(dá)質(zhì)點(diǎn)1,質(zhì)點(diǎn)1開始向下運(yùn)動(dòng),經(jīng)過時(shí)間Δt第一次出現(xiàn)如圖乙所示的波形。則該波:?(1)波長為多少?(2)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期為多少?思維點(diǎn)撥根據(jù)圖乙讀出波長,結(jié)合題中給出的時(shí)間和波在時(shí)間Δt內(nèi)傳播的距離求振動(dòng)周期。
解析:(1)由題圖乙可知該波的波長為8l。(2)由波的傳播方向可推知質(zhì)點(diǎn)9在Δt時(shí)刻的振動(dòng)方向向上,而t=0時(shí)刻波剛傳到質(zhì)點(diǎn)1時(shí)其振動(dòng)方向是向下的,由此可見質(zhì)點(diǎn)9并非是Δt時(shí)刻波的前沿;由題意,題圖乙是經(jīng)Δt時(shí)間第一次出現(xiàn)的波形,可知Δt時(shí)刻在質(zhì)點(diǎn)9的右側(cè)還應(yīng)有半個(gè)波長的波形未畫出,即經(jīng)時(shí)間Δt,波應(yīng)從質(zhì)點(diǎn)1傳播到質(zhì)點(diǎn)13。傳播的距離Δx=1.5λ=12l
特別提醒(1)波的形成過程中,介質(zhì)中的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都以它的平衡位置為中心振動(dòng),并不隨波發(fā)生遷移,后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)總是落后于帶動(dòng)它的前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。(2)波的形成問題中,要注意觀察振動(dòng)傳到了哪一個(gè)質(zhì)點(diǎn),沒有傳到的區(qū)域不能畫波形。
訓(xùn)練突破1.(多選)由波源S形成的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中向左、右傳播。波源振動(dòng)的頻率為20 Hz,波速為16 m/s。已知介質(zhì)中P、Q兩質(zhì)點(diǎn)位于波源S的兩側(cè),且P、Q和S的平衡位置在一條直線上,P、Q的平衡位置到S的平衡位置之間的距離分別為15.8 m、14.6 m。P、Q開始振動(dòng)后,下列判斷正確的是(　　)A.P、Q兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向始終相同B.P、Q兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向始終相反C.當(dāng)S恰好通過平衡位置時(shí),P、Q兩點(diǎn)也正好通過平衡位置D.當(dāng)S恰好通過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí),P在波峰
整合構(gòu)建1.振動(dòng)圖像與波的圖像的比較
2.波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判方法
【典例2】 (多選)如圖所示,一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,實(shí)線為t=0時(shí)的波形,虛線為t=0.5 s時(shí)的波形。已知該簡諧波的周期大于0.5 s。關(guān)于該簡諧波,下列說法正確的是(　　)A.波長為2 mB.波速為6 m/sC.頻率為1.5 HzD.t=1 s時(shí),x=1 m處的質(zhì)點(diǎn)處于波峰思維點(diǎn)撥根據(jù)圖中實(shí)線與虛線之間的關(guān)系,得到t=0.5 s與波的周期關(guān)系,結(jié)合0.5 s

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