第六章-机械振动和机械波复习建议课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 机械振动和机械波复习建议,2008.10.15.,34,弹簧振子。简谐运动。简谐振动的振幅、周期和频率。简谐振动的位移时间图像,35,单摆，单摆的简谐振动。周期公式,36,振动中的能量转化,37,自由振动和受迫振动。受迫振动的振动频率。共振及其常见的应用,38,振动在介质中的传播,波。横波和纵波。横波的图像。波长、频率和波速的关系,39,波的叠加。波的干涉、衍射现象,40,声波,超声波及其应用,41,多普勒效应,08,届北京市考试说明要求,概述：,简谐运动是高中物理中最复杂的机械运动，学会分析振子位移、速度、加速度、动能和动量的变化情况可以进一步巩固力学基本概念的学习。对简谐运动应用牛顿定律、动能定理、动量定理、机械能守恒定律可以巩固对力学基本规律的理解。,振动和波动规律描述，高中主要利用图像法，读图能力是本章培养的重点能力。,单摆周期公式中的 “,g”,是和万有引力、自由落体、平抛运动进行综合的“桥梁”,注意灵活应用简谐运动的特点对称性和周期性。,机械波是机械振动在介质中的传播，高考中大部以波动图来同时考察波动和振动规律。,机械波因其时间和空间对称性以及传播的双向性往往出现多解，从中可以培养思维的周密性。,课时安排,第一节：专题一,第二节：专题二,第三节：专题三,第四节：专题四,第五节：专题五,专题一 简谐运动,简谐运动,1,、简谐运动的条件：,F,kx,强调：平衡位置（不,一定,是平衡状态）、回复力,2,、描述振动的物理量：,强调：相对于平衡位置的位移,3,、简谐运动的运动规律：相对平衡位置的位移、速,度、加速度等，都随时间作周期性地变化。,4,、简谐运动的特点：,时间上：周期性 空间上：对称性,5,、两个基本模型：,弹簧振子：不计摩擦的水平面内的弹簧振子以及沿竖直方向振动的弹簧振子，都是简谐运动。,重点为运动过程分析,单摆：近似的简谐运动，要明确怎么近似，掌握周期公式，会利用单摆测重力加速度等。,重点为周期公式,6,、受迫振动、共振及应用,驱动力的频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅增大，这种现象叫共振。,判断某振动是否为简谐运动,1,、证明：沿竖直方向振动的弹簧振子的运动是简谐运动。且比例系数也为弹簧的劲度系数。,说明：不同振动系统平衡位置是不同的。平衡位置的特点是回复力为零。,不计阻力的水平弹簧振子和该弹簧振子的振动周期与振子质量、劲度系数有关，与振幅无关。,2,、,X,O,X,图,1,A,B,N,C,M,简谐运动的对称性和周期性,1,、一水平弹簧振子由平衡位置开始做简谐运动，周期为,T,。,则在,t,1,时刻（,t,1,T/4,）与,t,2,时刻（,t,2,t,1,T/2,），则,下列判断正确的（ ）,A,、,振子的速度相同,B,、,振子的加速度相同,C,、,振子的动量相同,D,、,振子具有的弹性势能相同,E,、,振子的动能相同,F,、,弹簧的长度相同,答案：,DE,简谐运动的对称性和周期性,2,、,一弹簧振子从,O,点开始做简谐运动，它从,O,点第一次到达,O,点附近的,M,点，用了时间,3 s,再经过,2s,，,振子再次经过,M,点，则振子第三次经过,M,点，还要经过时间,s,。,14,或,10/3,灵活应用对称性,3,、,如图所示，一个轻弹簧竖直固定在水平地面上，,M,点为轻弹簧竖直放置时弹簧顶端位置，,将一个小球轻放在弹簧上，在小球下落的过程中，小球以相同的动量通过,A,.,B,两点，历时,0.1s,，过,B,点后再经过,0.1s,，,小球再一次通过,B,点，小球在,0.,2s,内通过的路程为,6cm,，,N,点为小球下落的最低点，则小球在,下降,的过程中：,（,1,）,下落到最低点的时间,为,；,（,2,）,下落的最大高度,为,；,（,3,）小球由,M,点下落到,N,点的过程中，,动能,E,K,、,重力势能,E,P,、,弹性势能,E,P,的,变化为,；,（,4,）小球在最低点,N,点的加速度大小,重力加速度,g,（填,、,）。,M,A,O,B,N,0.2s,6cm,动力学规律在简谐运动中的应用,4,、如图示，一轻弹簧与质量为,m,的物体组成弹簧振子，物体在同一条竖直线上的,AB,间做简谐运动，,O,为平衡位置，,C,为,AO,的中点，已知,OC=h,，振子的周期为,T,，某时刻物体恰好经过,C,点并向上运动，则从此时刻开始的半个周期的时间内，下列说法正确的是,A,、重力做功为,2mgh,B,、重力的冲量大小为,mgT/2,C,、合外力的冲量为零,D,、合外力做功为零,答案：,ABD,单摆的等效问题,1,、书,P97,例,2,已知某摆长为,1m,的单摆在竖,直平面内做简谐运动，则：,（,1,）该单摆的周期为,；,（,2,）若将该单摆移到表面重力加速度为地球表面重力加速度,1,4,倍的星球表面，则其振动周期为,；,（,3,）若在悬点正下方摆长中点处钉一光滑小钉，则该单摆的振动周期为,。,（,4,）如图所示，若将该单摆钉在倾角为,30,0,的光滑斜面上，则其摆动的周期为,。,2,、（,07,北京）如图所示的单摆，摆球,a,向右摆动到最低点时，恰好与一沿水平方向向左运动的粘性小球,b,发生碰撞，并粘在一起，且摆动平面不变。已知碰撞前,a,球摆动的最高点与最低点的高度差为,h,，摆动的周期为,T,，,a,球质量是,b,球质量的,5,倍，碰撞前,a,球在最低点的速度是,b,球速度的一半。则碰撞后,A,、摆动的周期为,B,、摆动的周期为,C,、摆球最高点与最低点的高度差为,0.3,h,D,、摆球最高点与最低点的高度差为,0.25,h,答案：,D,动量、能量规律在单摆模型中的应用,关于,g,的综合问题,两个单摆摆长相同，一个静止于地面，一个静止在悬浮于高空的气球中。地面上的单摆摆动了,n,次全振动时，气球中的单摆摆动了,n-1,次全振动。已知地球半径为,R,，求气球的高度？,答案：,R/,（,n-1,）,关于计时,人们计时或测量时间往往用到某种周期性现象，比如利用地球的公转来定义“年”、利用地球的自转定义“日”，利用月相的周期变化来定义农历的“月”。,摆钟、石英表、打点计时器都用到了周期性现象。,沙摆、频闪相片都是变相的“打点计时器”,如图甲所示，用包有白纸的质量为,1.00kg,的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动，使之替代打点计时器。当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒面上的纸上画出记号，如图乙所示，设毛笔接触棒时不影响棒的运动。测得记号之间的距离依次为,26.0mm,、,42.0mm,、,58.0mm,、,74.0mm,、,90.0mm,、,106.0mm,，已知电动机铭牌上标有“,1440r/min”,字样，由此验证机械能守恒。根据以上内容。回答下列问题：,（,1,）毛笔画相邻两条线的时间间隔,T=,s,，图乙中的圆柱棒的,端是悬挂端（填左或右）。,（,2,）根据乙所给的数据，可知毛笔画下记号,C,时，圆柱棒下落的速度,v,c,=,m/s,；画下记号,D,时，圆柱棒下落的速度,v,D,=,m/s,；记号,C,、,D,之间棒的动能的变化量为,J,，重力势能的变化量为,J,（,g=9.8m/s,2,）。由此可得出的结论是,。,1,、（,08,广东）大海中航行的轮船，受到大风大浪冲击时，为了防止倾覆，应当改变航行方向和,，使风浪冲击力的频率远离轮船摇摆的,。,答案：速度 频率,受迫振动、共振,2,、（,06,全国）一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图,1,所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动。匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动。把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。,若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图,2,所示。,当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图,3,所示。,受迫振动、共振,若用,T,0,表示弹簧振子的固有周期，,T,表示驱动力的周期，,Y,表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则,A,由图线可知,T,0,=4s,B,由图线可知,T,0,=8s,C,当,T,在,4s,附近时，,Y,显著增大，当,T,比,4s,小得多或大得多时，,Y,很小,D,当,T,在,8s,附近时，,Y,显著增大；当,T,比,8s,小得多或大得多时，,Y,很小,答案：,AC,3,、如图所示为两个单摆受迫振动中的共振曲线，则下列说法正确的是（）,、两个单摆的固有周期之比为,1,:T,2,:,、若两个受迫振动是在同一星球同一地点进行，则两个摆长之比为：,L,1,:L,2,4:25,、图线,若是在地面上完成的，则该摆摆长约为,m,、若两个受迫振动分别在月球和地球上进行，且摆长相等，则图线,是月球上单摆的共振曲线,答案：,受迫振动、共振,专题二 简谐运动的图象,1,、简谐运动图象的物理意义,2,、图象要求：,（,1,）振幅、周期以及各时刻振子的位置；,（,2,）某段时间内振子的路程；,（,3,）各时刻回复力、加速度、速度、位移等的方向；,（,4,）某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动量、动能、势能的变化情况。,3,、演示实验：沙摆实验,利用图象判断简谐运动物理量及物理量的变化,例,1,、,一弹簧振子做简谐运动。振动图象如图所示，振子依次振动到图中,a,、,b,、,c,、,d,、,e,、,f,各点对应的时刻时，,（,1,）在哪些时刻，弹簧振子具有：沿,x,轴正方向,有最大加速度；沿,x,轴正方向有最大速度。,（,2,）弹簧振子由,c,点对应,x,轴的位置运动到,e,点,对应,x,轴的位置和由,e,点对应,x,轴的位置运动到,g,点对应,x,轴的位置所用时间均为,0.4s,。,弹簧,振子振动的周期是多少？,（,3,）弹簧振子由,e,点对应时刻振动到,g,点对应,时刻，它在,x,轴上通过的路程是,6cm,，,求弹簧振,子振动的振幅。,2,、,一弹簧振子做简谐运动，周期为,T,，,以下说法正确的是（,）,A.,若,t,时刻和,(,t,+,t,),时刻振子运动位移的大小相等、方向相同，则,t,一定等于,T,的整数倍,B.,若,t,时刻和,(,t,+,t,),时刻振子运动速度的大小相等、方向相反，则,t,一定等于,T,/2,的整数倍,C.,若,t,T,/2,，,则在,t,时刻和,(,t,+,t,),时刻振子运动的加速度大小一定,相等,D.,若,t,T,/2,，,则在,t,时刻和,(,t,+,t,),时刻弹簧的长度一定相等,答案：,C,利用图象判断简谐运动物理量及物理量的变化,图,t/,s,t,1,y/,cm,a,b,d,t,2,t,3,t,4,沙摆实验,如图所示是演示沙摆振动图象的实验装置和在木板上留下的实验结果。沙摆的运动可看作是单摆在作简谐运动。若用力,F,向外匀速拉动木板，速度大小为,0.20m/s,。,右图所示的一段木板的长度是,0.60m,，,试求这次实验所用沙摆的摆长为多少？,答案,:0.56m,专题三 机械波,机械波,1,、机械波的形成过程及传播特点：,机械波是机械振动在介质中的传播。研究对象是连续的介质，其中,（,1,）,每一个质点都在平衡位置附近作往复的变速运动，相对于振源来讲，后一个质点的振动总是落后于带动它的前一个质点的振动。质点并不随波发生迁移。,（,2,）,每一个质点起振（开始振动）方向相同,（,3,）,波是匀速传播的，它是质点间通过相互作用力依次传递振动形式和能量。,2,、波长、周期、波速等概念及波速公式。,强调：波长的三种定义方式；,波长公式：,注意各量变化与什么因素有关,机械波的传播过程,1,、图中有一条均匀的绳，,1,、,2,、,3,、,4,、,是绳上一系列等间隔的点。现有一列简谐横波沿此绳传播。某时刻，绳上,9,、,10,、,11,、,12,四点的位置和运动方向如图,b,所示（其他点的运动情况未画出），其中点,12,的位移为零，向上运动。点,9,的位移达到最大值。试,求：,（,1,）若每两个质点间隔为,10cm,，,则波长为多少？,（,2,）画出此时刻,0,至,8,质点的位置和运动方向。,（,3,）若波传播到第,12,个质点所用时间,2s,，,T,=?,v,=?,（,4,）,在图,c,画出再经过,3,4,周期时点,3,、,4,、,5,、,6,的位置和速度方向。其他点不必画。（图,c,的横纵坐标与图,a,、,b,完全相同）,注意：点,6,无速度方向,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,9,10,11,12,图,a,图,b,图,c,图6-11,2,、（书,P102,例,1,）在某介质中，质点,O,在,t,0,时刻由平衡位置开始向上振动。经,0.1s,第一次向上振动到最大位移处。同时，产生的横波水平向右传播了,50cm,。在,O,点右侧有一点,P,，与,O,点相距,8m,。,求：,（,1,）这列横波的波速；,（,2,）波动传播到,P,点，,P,点刚开始振动时的速度方向；,（,3,）从,O,点开始振动到,P,点第一次到达波峰位置所需时间？,机械波的传播过程,3,、（书,P103,例,2,）在均匀介质中，各质点的平衡位置在同,一直线上，相邻两质点的距离均为,s,，,如图甲所示。振动从,质点,1,开始向右传播，质点,1,开始运动时的速度方向向上。经,过时间,t,，前,13,个质点第一次形成如图乙所示的波形。关于,这列波的周期和波速有如下说法，其中正确的是（ ）,A,这列波的周期,B,这列波的周期,C,这列波的传播速度,D,这列波的传播速度,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,甲,乙,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,甲,乙,答案：,BD,机械波的传播过程,1,、（,07,上海）如图所示，位于介质,I,和,II,分界面上的波源,S,，产生两列分别沿,x,轴负方向与正方向传播的机械波。若在两种介质中波的频率及传播速度分别为,f,1,、,f,2,和,v,1,、,v,2,，则（）,A,、,f,1,2,f,2,，,v,1,v,2,。,B,、,f,1,f,2,，,v,1,0.5,v,2,。,C,、,f,1,f,2,，,v,1,2,v,2,。,D,、,f,1,0.5,f,2,，,v,1,v,2,。,波速公式,答案：,C,2,、（,08,海南）某实验室中悬挂着一弹簧振子和一单摆，弹簧振子的弹簧和小球（球中间有孔）都套在固定的光滑竖直杆上某次有感地震中观察到静止的振子开始振动,4.0 s,后，单摆才开始摆动此次地震中同一震源产生的地震纵波和横波的波长分别为,10 km,和,5.0 km,，频率为,1.0 Hz,假设该实验室恰好位于震源的正上方，求震源离实验室的距离,答案,:40km,波的分类、波速公式,解答：地震纵波传播速度为：,v,P,f,P,地震横波传播速度为：,v,S,f,S,震源离实验室距离为,s,，有：,解得：,专题四 波的图象,波的图像,1,、简谐横波的图像及其物理意义,2,、对图像的要求：,已知波动图像、介质质点的振动方向，判断波的传播方向（或者反之）；,已知,t,时刻的波形图和经过,t,时间后的波形图，求波速或波的传播方向；,已知波在某时刻的波形图及其介质中某质点的振动图像，求波长、波速或频率。,已知某时刻,t,的波形，画出经过,t,时间后的波形。,0,x,T,t,y,x,0,3,、波的图像和振动图象比较：,振动图象,波动图象,横轴表示的物理量不同。,直接读的物理量不同。,研究对象,一个质点,介质上的各个质点,研究内容,位移随时间的变化,某一时刻各质点的空间分布,物理意义,一个质点在各个时刻的偏离平衡位置的情况。,各个质点在同一时刻偏离平衡位置的情况。,图象的变化,图线延长,图线平移,、,波在传播过程中的周期性：,（,1,）时间上的周期性：经过一定的时间（,设问,），参与振动的质点运动状态完全重复。,（,2,）空间上的周期性：在波的传播方向上间隔一定的距离,（,设问）,的质点的运动状态是完全相同的。,图,5117,波传播方向和质点振动方向的判定，振动分析,（,05,江苏）一列简谐横波沿,x,轴传播，,t,0,时的波形如图所示，质点,A,与质点,B,相距,1m,，,A,点速度,y,轴正方向；,t,0.02s,时，质点,A,第一次到达正向最大位移处，由此可知（ ）,A,、,此波的传播速度为,25m/s,B,、,此波沿,x,轴负方向传播,C,、从,t,0,时起，经过,0.04s,，,质点,A,沿波传播方向迁移了,1m,D,、在,t,0.04s,时，质点,B,处在平衡,位置，速度沿,y,轴负方向,答案：,B,注：,4,个选项,4,个问题,（,07,天津）如图所示，实线是沿,x,轴传播的一列简谐横波在,t=0,时刻的波形图，虚线是这列波在,t=0.2s,时刻的波形图。已知该波的波速是,0.8m/s,，则下列说法正确的是,A.,这列波的波长是,14cm,B.,这列波的周期是,0.125s,郝双老师制作,C.,这列波可能是沿,x,轴正方向传播的,D.t,=0,时，,x=4cm,处的质点速度沿,y,轴负方向,解答：,D,利用波的图象和波匀速传播判断波的传播方向,4,4,x/,cm,y/,cm,0,P,-0.04,5,10,17.5,0.04,甲,t/,s,y/,cm,0,0.01,乙,0.02,0.03,波动图象和振动图象的关系,1,、,图甲为一列波在某时刻的波形图，图乙为此波中平衡位置坐标为,10cm,的质点从该时刻起的振动图象，则：,（,1,）此波的波长为,；,（,2,）振幅为,；（,3,）周期为,；,（,4,）此波沿,方向传播；波速为,；,（,5,）图甲中,P,点从图示时刻开始经过,s,第一次回到平衡位置。,x,/m,图1,O,y,/m,1 2 3 4 5 6,t,/s,图2,O,y,/m,1 2 3 4 5 6,答案：,A,2,、（,04,高考题）一列简谐横波沿,x,轴负方向传播，图,1,是,t,= 1s,时的波形图，图,2,是波中某振动质元位移随时间变化的振动图线,(,两图用同一时间起点,),，则图,2,可能是图,1,中哪个质元的振动图线？（ ）,A,x,= 0,处的质元；,B,x,= 1m,处的质元；,C,x,= 2m,处的质元；,D,x,= 3m,处的质元。,波动图象和振动图象的关系,2,（,05,江苏卷）图,1,中，波源,S,从平衡位置,y,=0,开始振动，运动方向竖直向上,(,y,轴的正方向,),，振动周期,T,=0.01,s,，,产生的简谐波向左、右两个方向传播，波速均为,v,=80,m,/,s,经过一段时间后，,P,、,Q,两点开始振动,已知距离,SP,=1.2,m,、,SQ,=2.6,m,若以,Q,点开始振动的时刻作为计时的零点,，则在图,2,的振动图象中，,能正确描述,P,、,Q,两点振动情况的是,(,A,),甲为,Q,点振动图象,(,B),乙为,Q,点振动图象,(,C,),丙为,P,点振动图象,(,D,),丁为,P,点振动图象,答案：,AD,较难,波动图象和振动图象的关系,3,、（书,P106,例,2,）绳中有列正弦横波，沿,x,轴传播，图中,a,、,b,是绳上两点，它们在,x,轴方向上的距离小于一个波长。,a,、,b,两点的振动图象如图所示。试在图上,a,、,b,之间画出,t,=1.0s,时的波形。,x,y,0,a,b,t/,s,y,0,2,4,6,a,b,波动图象和振动图象的关系,1,、（,08,全国卷,2,）一列简谐横波沿,x,轴正方向传播,振幅为,A. t=0,时,平衡位置在,x=0,处的质元位于,y=0,处,且向,y,轴负方向运动,;,此时,平衡位置在,x=0.15m,处的质元位于,y=A,处,.,该波的波长可能等于,A,、,0.60m,B,、,0.20m,C,、,0.12m,D,、,0.086m,答案,:AC,空间上的周期性,0.15m=(,1,/4+,n),2,、（,05,广东） 一列沿,x,轴正方向传播的简谐横波，,t=0,时刻的波形如图实线所示，,t=0.2s,时刻的波形如图中的虚线所示，则（ ）,A,、,质点,P,的运动方向向右,B,、,波的周期可能为,0.27s,C,、,波的频率可能为,1.25Hz,D,、,波的传播速度可能为,20m/s,时间上的周期性,答案：,C,0.2s=(,1/,4+,n)T,f=0.8/(4n+1),v=15(4n+1),3,、,如图所示，一列在,x,轴上传播的横波,t,0,时刻的图线用实线表示，经,t,0.2s,时，其图线用虚线表示。已知此波的波长为,2m,，,则以下说法正确的是：（,）,A.,若波向右传播，则最大周期为,2s,B.,若波向左传播，则最大周期为,2s,C.,若波向左传播，则最小波速是,9m/s,D.,若波速是,9m/s,，,则波的传播方向向左,0.2m,时间上的周期性及双向性,答案：,AD,4,、（,08,四川）一列简谐横波沿直线传播，该直线上的,a,、,b,两点相距,4.42,m,。图中实、虚两条曲线分别表示平衡位置在,a,、,b,两点处质点的振动曲线。从图示可知,A.,此列波的频率一定是,10Hz,B.,此列波的波长一定是,0.l,m,C.,此列波的传播速度可能是,34,m/s,D.,a,点一定比,b,点距波源近,【,答案,】AC,双向传播,较难,b,a,0,x,5,、,(04,全国高考题,),如图，一简谐横波在,x,轴上传播，轴上,a,、,b,两点相距,12m,。,t,0,时,a,点为波峰，,b,点为波谷；,t,0.5s,时，,a,点为波谷，,b,点为波峰。则下列判断中正确的是,A,波一定沿,x,轴正方向传播 （ ）,B,波长可能是,8m,C,周期可能是,0.5s,D,波速一定是,24m/s,答案：,B,较难,时间周期性和空间周期性,空间的的周期性及可能性：,12m=,/2+,n,时间的周期性：,0.5s=,T/,2+,kT,综合,练习（,05,年天津卷）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,1.25Hz,（ ）,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,答案：,A,专题五 波的干涉和衍射,波的特有现象,1,、波的叠加原理,（,1,）波的叠加原理：在两列波重叠的区域，任何一个质点的总位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和。,（,2,）波的独立传播原理：在两列波重叠的区域，每一列波保持自己的特性互不干扰继续前进。,2,、波的干涉：,注意理解：,（,1,）在干涉中，振动加强点与减弱点是固定的不随时间变化。,（,2,）振动加强点是两列波传到该点的振动位移及振动方向完全一致；,振动减弱点是两列波传到该点的振动位移及振动方向相反。,某一时刻加强点的位移完全可以小于减弱点的位移，也可以为零。,3,、波的衍射：,4,、声波,(20Hz20000Hz),、超声波,多普勒效应：考察特点，多以声波为例进行考察，超声波反射的应用和多普勒效应的理解。,3,、波的衍射：,波绕过障碍物的现象叫做波的衍射。,能够观察到明显的衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长相差不多。,4,、声波,(20Hz20000Hz),、超声波,多普勒效应：考察特点，多以声波为例进行考察，超声波反射的应用和多普勒效应的理解。,对,多普勒效应,的理解：,a,由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到波的频率发生变化的现象。,b,当波源和观察者相对于介质均静止时，单位时间内波源发出的完全波个数等于观察者接收到的完全波的个数，即接收频率等于波源频率。,c.,当波源相对于介质静止，观察者向着（或背离）波源运动时，相当于波通过观察者速度增大,v,波相对观,=,v,波对介,+,v,介对人,（或减小），而波长不变（相对于惯性系），故单位时间内观察者接收到的完全波个数多于（或少于）波源发出的完全波的个数，即接收频率大于（或小于）波源频率。,f,=,v,波相对观,/,同理，观察者相对于介质静止，波源相对于介质运动时，接收到的频率也要发生变化。,d.,当波源与观察者相对于介质同时运动时，接收频率与波源及观察者相对介质的速度均有关。,波的叠加,a,b,左,右,1,、（书,P110,例,1,）从一条弦线的两端，各发生一如图所示的脉冲横波，它们均沿弦线传播，速度相等，传播方向相反。已知这两个脉冲的波长均为,L,，,当左边脉冲的前端到达弦中的,a,点时，右边脉冲的前端正好到达与,a,相距,L/2,的,b,点。请画出此时弦线上的脉冲波形。,练习：（,04,年高考题）,A,、,B,两波相向而行，在某时刻的波形与位置如图所示,.,已知波的传播速度为,v,，,图中标尺每格长度为,L,，,在图中画出又经过,t,=7,L,/,v,时的波形,.,波的干涉,S,1,S,2,a,b,c,2,、,如图所示，,S,1,、,S,2,是振动情况完全相同的两个机械波波源，振幅为,A,，,a,、,b,、,c,三点分别位于,S,1,、,S,2,连线的中垂线上，且,ab,bc,。,某时刻,a,是两列波的波峰相遇点，,c,是两列波的波谷相遇点，则,（,1,）,a,处质点的位移范围是多少？,（,2,）,c,处质点的位移始终为,2,A,，,对吗？,（,3,）,b,处质点的振幅为,0,，对吗？,（,4,）,c,处质点的振幅为,2,A,，,对吗？,3,、关于多普勒效应的叙述，下列说法正确的是（ ）,A.,产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化,B.,产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动,C.,甲乙两车相向行驶，两车均鸣笛，且发出的笛声频率相同，乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率,D.,波源静止时，不论观察者是静止的还是运动的，对波长“感觉”的结果是相等的,BD,练习：根据多普勒效应，我们知道当波源与观察者相互接近时，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小。由实验知道遥远的星系所生成的光谱都呈现“红移”，即谱线都向红色部分移动了一段距离，由此现象可知（ ）,A,、,宇宙在膨胀,B,、,宇宙在收缩,C,、,宇宙部分静止不动,D,、,宇宙只发出红光光谱,A,练习：声纳（水声测位移）向水中发出的超声波，遇到障碍物（如鱼群、潜艇、礁石等）后被反射，测出发出超声波到接收到反射波的时间及方向，即可算出障碍物的方位，；雷达则向空中发射电磁波，遇到障碍物后被反射，同样根据发射电磁波到接收到反射波的时间及方向，即可算出障碍物的方位。超声波与电磁波相比较，下列说法正确的是（ ）,A.,超声波和电磁波在传播时，都向外传递能量，但超声波不能传递信息,B.,这两种波都可以在介质中传播，也可以在真空中传播,C.,在真空中传播的速度与在其他介质中传播的速度相比较，这两种波在空气中传播时具有较大的传播速度,D.,这两种波传播时，在一个周期内向前传播一个波长,D,（,08,年上海）有两列简谐横波,a,、,b,在同一媒质中沿,x,轴正方向传播，波速均为,v,2.5m/s,。在,t,0,时两列波的波峰正好在,x,2.5m,处重合，如图所示。,（,1,）求两列波的周期,Ta,和,Tb,；,（,2,）求,t,0,时两列波的波峰重合处的所有位置；,（,3,）辩析题：分析和判断在,t,0,时是否存在两列波的波谷重合处。,某同学分析如下：既然两列波的波峰与波峰存在重合处，那么波谷与波谷重合处也一定存在。只要找到这两列波半波长的最小公倍数，,，即可得到波谷与波谷重合处的所有位置，,你认为该同学的分析正确吗？若正确，求出这些位置；若不正确，指出错误处并通过计算说明理由。,解答：,（,1,）,a,2.5m,，,b,4m,，,Ta,1 s,，,Tb,1.6 s,，,（,2,）,4,n,2.5,（,n,m,），式中,n,和,m,都是正整数，得,3,n,5,m,，,n,5,，,m,3,，所以每隔,20 m,又会重合，所有重合处的位置为,x,2.5,20,k,，,k,0,，,1,，,2,，,（,3,）不对，半波长的公倍数处也包括了波峰重合处。应,2,（,2,n,1,）,1.25,（,2,n,1,m,），式中,n,和,m,都是正整数，得,6,n,10,m,3,，此方程无解，所以不会有波谷与波谷重合之处，。,谢谢,!,