【人教版(2019)】高中物理选修1 专题学案 机械波——机械波 (学生版+教师版)

文档属性

名称 【人教版(2019)】高中物理选修1 专题学案 机械波——机械波 (学生版+教师版)
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文件大小 923.5KB
资源类型 试卷
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-07-23 08:19:41

文档简介

中小学教育资源及组卷应用平台
(
机械波
)
(
小故事
)
纳粹的阴谋
第二次世界大战期间,纳粹德国海军与盟国海军在大西洋上进行过一场激烈的海战.为了达到既能炸毁敌军舰只,德国海军在一些重要航道旁,布设了大量新发明的“音响水雷”.这种水雷比磁性水雷灵敏得多,它能在对方舰艇发动机音响的诱导下自动爆炸,而使盟军舰只在接近德军舰艇之前就被消灭.
正当德军自以为得计时,这些音响水雷却在盟军舰只尚未来到时,接二连三自动爆炸,连一条盟军舰艇也未炸着,这件事让德国人百思不得其解.若干年后,经水声学家和海洋生物学家的研究发现,在德国海军布设水雷的海域里,生活着一种小虾,它们能发出某些频率的音响.这些音响与舰艇发动机音响的频率一致,大量小虾发出的巨大音响,诱爆了德军的音响水雷,使他们想依靠这种新式武器打击盟军舰艇的希望成了泡影.
事实上,海洋中的生物大部分都能发声,只不过有些发出的是人耳听不到的超声或次声,上述这种小虾发出的则是与舰艇发动机响声相似的可闻声.因此,在设计、制造、使用海洋测量仪器时,必须周密地考虑海洋生物发出的种种声波,否则就会像德国海军那样功亏一篑.
(
课堂探究
)
【观察与思考】
观察以下图片,它们之间有什么共同特征?
【笔记】绳上和弹簧上的波是在绳和弹簧上传播的,水波是在水面传播的,声波通常是在空气中传播的.绳、弹簧、水、空气等是波借以传播的物质,叫做 .组成介质的质点之间有相互作用,一个质点的振动会引起相邻质点的振动.机械振动在介质中传播,形成了 .介质中有机械波传播时,介质本身并不随波一起传播.例如绳上或弹簧上有波传播时,它们的质点发生振动,但质点并不 ,传播的只是振动这种 .波是传递 的一种方式.
【讨论与交流】
观察以下图片,讨论并回答提出的问题。
这两种波有如何的区别?查阅资料了解横波与纵波的特点
【笔记】如第一副图片表现的是绳子中传播的波.在这列波中质点上下振动,波向右传播,二者的方向相互垂直. ,叫做横波.在横波中, 叫做波峰, 叫做波谷.
在图中所示的波中,质点左右振动,波向右传播, ,叫做纵波.在纵波中, 叫做密部, 置叫做疏部.(发声体振动时在空气中产生的声波是纵波.)
(
基础演练
)
下列关于机械波的说法,正确的是( )
A.相邻的质点要相互做功
B.纵波的质点可以随波迁移,而横波的质点不能
C.振源开始时怎样振动,其他质点开始时就怎样振动
D.波中各质点振动的频率是相同的
下列关于横波和纵波的说法中正确的是( )
A.沿水平方向传播的叫横波
B.纵波在介质中可沿任意方向传播
C.纵波和横波不可以同时在同一介质中传播
D.凡是振动方向和波的传播方向在同一直线上的波都是纵波
下列关于横波的说法中正确的是( )
A.横波中,波的传播方向就是波中质点的振动方向
B.横波中,质点的振动方向一定与波的传播方向垂直
C.横波中,质点的振动方向一定与波的传播方向在一条直线上
D.横波有波峰和波谷
关于振动和波的关系,下列说法正确的是(  )
A.有机械波必有机械振动 B.有机械振动必有机械波
C.振源的振动速度和波的传播速度是一样的D.若振源停止振动,在介质中的波动也立即停止
(
课堂探究
)
【观察与思考】
为了表示这么多质点在同一时刻的运动情况,图象是一个很有用的工具.用横坐标表示在波的传播方向上各质点的平衡位置,纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移.我这些点的集合就是这一时刻波的图象(如图).波的图象有时也称波形图,简称波形.关于波形,怎么有振动方向判断波的传播方向?
【笔记】
如果波的图象是正弦曲线,这样的波叫做正弦波,也叫简谐波.可以证明,介质中有正弦波传播时,介质的质点在做简谐运动.
简谐波的波形曲线与质点的振动图象都是正弦曲线,但它们的意义是不同的.波形曲线表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移,振动图象则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移.
判断波的传播方向和质点振动方向的方法
已知质点的振动速度方向判断波的传播方向,或与之相反的问题,判断的基本规律是横波的形成与传播的特点,常用方法有:
①上下坡法
(如图甲所示)
②同侧法
(如图乙所示)
③头头(尾尾)相对法
(如图丙所示)
④平移法
(如图丁所示)
【讨论与交流】
讨论什么是波长,什么是频率,波速,波长,周期频率的关系
【笔记】 ,叫做波长,通常用表示.在横波中, 等于波长.在纵波中, 等于波长.
在波动中,各个质点的振动周期或频率是相同的,它们都等于波源的振动周期或频率,这个周期或频率也叫做波的周期或频率.机械波在一个周期内,振动在介质中传播的距离等于一个波长,所以机械波在介质中传播的速度为 ,周期与频率互为倒数,即 ,所以 (电磁波也适用.)
(
基础演练
)
关于波速,下列说法正确的是 ( )
A.反映了介质中质点振动的快慢 B.反映了振动在介质中传播的快慢
C.波速由介质和波源共同决定 D.由知,波速由频率与波长决定
关于波长的说法中正确的是( )
A.在一个周期内振动在介质中向前传播一个波长
B.在一个周期内介质中的振动质点通过的路程为一个波长
C.在波的传播方向上,波长等于两个相邻且振动完全相同的质点平衡位置间的距离
D.波长等于横波中波峰与波峰间的距离
一列简谐波在某一时刻的波形如图所示,质点M在该时刻的振动速度为v,经过0.2s,M点振动速度仍为v,再经过0.2s,M的速度为-v,则该波( )
A.向左传播,波速为10m/s B.向左传播,波速为5m/s
C.向右传播,波速为10m/s D.向右传播,波速为5m/s
如图所示,下列说法中正确的是(  )
A.此列波的振幅是
B.处质点的位移是
C.若的速度沿轴正方向,则的速度亦沿正方向
D.的加速度为沿轴负方向,而的加速度沿轴正方向
如图所示的是一列向右传播的横波在某时刻的波形图像,由图像可知( )
A.质点此时位移为
B.质点此时向方向运动
C.质点的振幅是
D.质点此时加速度为正
一列横波在时刻的波形如图中实线所示,在时刻的波形如图中虚线所示,由此可判定此波的 ( )
A.波长一定是
B.周期一定是
C.振幅一定是
D.传播速度一定是
(
知识点
)
1.横波
在这列波中质点上下振动,波向右传播,二者的方向相互垂直.质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波,叫做横波.在横波中,凸起的最高处叫做波峰,凹下的最低处叫做波谷.

2.纵波
波向右传播,二者的方向在同一直线上.质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波,叫做纵波.在纵波中,质点分布最密的位置叫做密部,质点分布最疏的位置叫做疏部.(发声体振动时在空气中产生的声波是纵波.)

3.波形
为了表示这么多质点在同一时刻的运动情况,图象是一个很有用的工具.用横坐标表示在波的传播方向上各质点的平衡位置,纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移.我这些点的集合就是这一时刻波的图象(如图).波的图象有时也称波形图,简称波形.
如果波的图象是正弦曲线,这样的波叫做正弦波,也叫简谐波.可以证明,介质中有正弦波传播时,介质的质点在做简谐运动.
简谐波的波形曲线与质点的振动图象都是正弦曲线,但它们的意义是不同的.波形曲线表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移,振动图象则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移.
判断波的传播方向和质点振动方向的方法
已知质点的振动速度方向判断波的传播方向,或与之相反的问题,判断的基本规律是横波的形成与传播的特点,常用方法有:
①上下坡法
沿波的传播速度的正方向看,“上坡”的点向下振动,“下坡”的点向上振动,简称“上坡向下、下坡向上”.(如图甲所示)
②同侧法
在波的图上的某一点,沿竖直方向画出一个箭头表示质点的振动方向,并设想在同一点沿水平方向画个箭头表示波的传播方向,那么这两个箭头总是在曲线的同侧.(如图乙所示)
③头头(尾尾)相对法
在波形图的波峰(或波谷)上画一个水平箭头表示波的传播方向,波峰两
边波形上分别画出两个箭头表示质点的振动方向,那么这三个箭头总是头头相对,尾尾相对.(如图丙所示)
④平移法
将原波形(实线)沿波的传播方向平移后(虚线),则从原波形中平衡位置沿轴指向虚线最大位移处的方向,表示原波形中质点振动的方向.(如图丁所示)
波长 频率 波速的关系
在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离,叫做波长,通常用表示.在横波中,两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长.在纵波中,两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长.
在波动中,各个质点的振动周期或频率是相同的,它们都等于波源的振动周期或频率,这个周期或频率也叫做波的周期或频率.机械波在一个周期内,振动在介质中传播的距离等于一个波长,所以机械波在介质中传播的速度为,周期与频率互为倒数,即,所以(电磁波也适用.)
(
课后练习
)
下列关于机械波的说法中正确的是( )
A.介质中各质点都在各自的平衡位置附近振动
B.传播波的过程中相邻质点间必有相互作用力
C.随着波的传播,介质中的各质点也将由近及远地迁移出去
D.将相邻的两个质点比较,离波源近的质点带动离波源远的质点振动
关于振动方向和波的传播方向,下列说法正确的是(  )
A.横波中两者方向有时相同
B.横波中两者方向一定不同
C.纵波中两者方向有时相同
D.纵波中两者方向一定相同
关于波长,下列说法正确的是 ( )
A.等于两个波峰或波谷之间的距离
B.等于对平衡位置的位移总是相等的两个质点间的距离
C.等于速度总是相同的两个相邻质点间的距离
D.等于在一个周期中振动在介质中传播的距离
如图所示,一列沿轴正方向传播的简谐横波,周期为.某一时刻,离开平衡位置的位移都相等的各质元依次为,,,已知和之间的距离为,和之间的距离为,则的振动传到所需的时间为( )
A. B. C. D.
一列简谐横波沿直线传播,A和B是该直线上的两点,相距1.2m.当横波刚好到达其中某一点时开始计时,已知4s内A点完成了8次全振动.B点完成了10次全振动,则该波的传播方向及其波速分别是( )
A.方向由B向A,v=1.5m/s B.方向由A向B,v=1.5m/s
C.方向由A向B,v=0.3m/s D.方向由B向A,v=03m/s
如图所示的是一列横波在某时刻的波的图像,质点的运动方向向上,则下列说法正确的是( )
A.波沿轴正方向传播
B.质点的运动方向相同
C.质点比先回到平衡位置
D.质点的加速度为
如图所示,实线为简谐波在时刻t的图象,虚线为简谐波经△t时间后的图象,则下列说法中正确的是( )
A.这列简谐波一定沿x轴正向传播
B.这列简谐波一定沿x轴负向传播
C.实线上的质点a经△t时间后位于虚线上的a1,位置
D.实线上的质点a经△t时间后位于虚线上的a2位置
(
物理名人
)
普朗克
普朗克,M.(Max Planck 1858~1947)近代伟大的德国物理学家,量子论的奠基人。1858年4月23日生于基尔。1867年,其父民法学教授J.W.von普朗克应慕尼黑大学的聘请任教,从而举家迁往慕尼黑。普朗克在慕尼黑度过了少年时期,1874年入慕尼黑大学。1877~1878年间,去柏林大学听过数学家K.外尔斯特拉斯和物理学家H.von亥姆霍兹和G.R.基尔霍夫的讲课。普朗克晚年回忆这段经历时说,这两位物理学家的人品和治学态度对他有深刻影响,但他们的讲课却不能吸引他。在柏林期间,普朗克认真自学了R.克劳修斯的主要著作《力学的热理论》,使他立志去寻找象热力学定律那样具有普遍性的规律。1879年普朗克在慕尼黑大学得博士学位后,先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。1888年基尔霍夫逝世后,柏林大学任命他为基尔霍夫的继任人(先任副教授,1892年后任教授)和理论物理学研究所主任。1900年,他在黑体辐射研究中引入能量量子。由于这一发现对物理学的发展作出的贡献,他获得1918年诺贝尔物理学奖。
自20世纪20年代以来,普朗克成了德国科学界的中心人物,与当时德国以及国外的知名物理学家都有着密切联系。1918年被选为英国皇家学会会员,1930~1937年他担任威廉皇帝协会会长。在那时期,柏林、哥廷根、慕尼黑、莱比锡等大学成为世界科学的中心,是同普朗克、W.能斯脱、A.索末菲等人的努力分不开的。在纳粹攫取德国政权后,以一个科学家对科学、对祖国的满腔热情与纳粹分子展开了,为捍卫科学的尊严而斗争。1947年10月4日在哥廷根逝世。
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机械波
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小故事
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纳粹的阴谋
第二次世界大战期间,纳粹德国海军与盟国海军在大西洋上进行过一场激烈的海战.为了达到既能炸毁敌军舰只,德国海军在一些重要航道旁,布设了大量新发明的“音响水雷”.这种水雷比磁性水雷灵敏得多,它能在对方舰艇发动机音响的诱导下自动爆炸,而使盟军舰只在接近德军舰艇之前就被消灭.
正当德军自以为得计时,这些音响水雷却在盟军舰只尚未来到时,接二连三自动爆炸,连一条盟军舰艇也未炸着,这件事让德国人百思不得其解.若干年后,经水声学家和海洋生物学家的研究发现,在德国海军布设水雷的海域里,生活着一种小虾,它们能发出某些频率的音响.这些音响与舰艇发动机音响的频率一致,大量小虾发出的巨大音响,诱爆了德军的音响水雷,使他们想依靠这种新式武器打击盟军舰艇的希望成了泡影.
事实上,海洋中的生物大部分都能发声,只不过有些发出的是人耳听不到的超声或次声,上述这种小虾发出的则是与舰艇发动机响声相似的可闻声.因此,在设计、制造、使用海洋测量仪器时,必须周密地考虑海洋生物发出的种种声波,否则就会像德国海军那样功亏一篑.
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课堂探究
)
【观察与思考】
观察以下图片,它们之间有什么共同特征?
【笔记】绳上和弹簧上的波是在绳和弹簧上传播的,水波是在水面传播的,声波通常是在空气中传播的.绳、弹簧、水、空气等是波借以传播的物质,叫做介质.组成介质的质点之间有相互作用,一个质点的振动会引起相邻质点的振动.机械振动在介质中传播,形成了机械波.介质中有机械波传播时,介质本身并不随波一起传播.例如绳上或弹簧上有波传播时,它们的质点发生振动,但质点并不随波迁移,传播的只是振动这种运动形式.波是传递能量的一种方式.
【讨论与交流】
观察以下图片,讨论并回答提出的问题。
这两种波有如何的区别?查阅资料了解横波与纵波的特点
【笔记】如第一副图片表现的是绳子中传播的波.在这列波中质点上下振动,波向右传播,二者的方向相互垂直.质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波,叫做横波.在横波中,凸起的最高处叫做波峰,凹下的最低处叫做波谷.
在图中所示的波中,质点左右振动,波向右传播,二者的方向在同一直线上.质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波,叫做纵波.在纵波中,质点分布最密的位置叫做密部,质点分布最疏的位置叫做疏部.(发声体振动时在空气中产生的声波是纵波.)
(
基础演练
)
下列关于机械波的说法,正确的是( )
A.相邻的质点要相互做功
B.纵波的质点可以随波迁移,而横波的质点不能
C.振源开始时怎样振动,其他质点开始时就怎样振动
D.波中各质点振动的频率是相同的
机械波是由于介质中前面(靠近波源)的质点带动后面的质点,使振源的振动形式与振源的能量向远处传播而形成的.前后质点间存在相互作用力,因而相互做功,故A选项正确.波传播过程中,各质点只能在各自的平衡位置附近振动,故质点不随波迁移,因此,B选项错.每个质点都是由振源依次带动下面的质点而振动的,每个质点都做受迫振动,每个质点的频率都与振源频率相同,并且都“依照”振源的振动方式振动,故选项C,D正确.
【答案】ACD
下列关于横波和纵波的说法中正确的是( )
A.沿水平方向传播的叫横波
B.纵波在介质中可沿任意方向传播
C.纵波和横波不可以同时在同一介质中传播
D.凡是振动方向和波的传播方向在同一直线上的波都是纵波
【答案】BD
下列关于横波的说法中正确的是( )
A.横波中,波的传播方向就是波中质点的振动方向
B.横波中,质点的振动方向一定与波的传播方向垂直
C.横波中,质点的振动方向一定与波的传播方向在一条直线上
D.横波有波峰和波谷
【答案】BD
关于振动和波的关系,下列说法正确的是(  )
A.有机械波必有机械振动 B.有机械振动必有机械波
C.振源的振动速度和波的传播速度是一样的D.若振源停止振动,在介质中的波动也立即停止
【解析】机械波产生的条件为有介质和波源,两者缺一不可.有机械波必有介质和波源,但只有介质或波源却产生不了机械波.故A对B错.振动速度和传播速度两者之间没有联系,故C错.振源停止振动后,波的能量和振动形式继续向下传播,所以不会立即停止,故D错.
【答案】A
(
课堂探究
)
【观察与思考】
为了表示这么多质点在同一时刻的运动情况,图象是一个很有用的工具.用横坐标表示在波的传播方向上各质点的平衡位置,纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移.我这些点的集合就是这一时刻波的图象(如图).波的图象有时也称波形图,简称波形.关于波形,怎么有振动方向判断波的传播方向?
【笔记】
如果波的图象是正弦曲线,这样的波叫做正弦波,也叫简谐波.可以证明,介质中有正弦波传播时,介质的质点在做简谐运动.
简谐波的波形曲线与质点的振动图象都是正弦曲线,但它们的意义是不同的.波形曲线表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移,振动图象则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移.
判断波的传播方向和质点振动方向的方法
已知质点的振动速度方向判断波的传播方向,或与之相反的问题,判断的基本规律是横波的形成与传播的特点,常用方法有:
①上下坡法
沿波的传播速度的正方向看,“上坡”的点向下振动,“下坡”的点向上振动,简称“上坡向下、下坡向上”.(如图甲所示)
②同侧法
在波的图上的某一点,沿竖直方向画出一个箭头表示质点的振动方向,并设想在同一点沿水平方向画个箭头表示波的传播方向,那么这两个箭头总是在曲线的同侧.(如图乙所示)
③头头(尾尾)相对法
在波形图的波峰(或波谷)上画一个水平箭头表示波的传播方向,波峰两
边波形上分别画出两个箭头表示质点的振动方向,那么这三个箭头总是头头相对,尾尾相对.(如图丙所示)
④平移法
将原波形(实线)沿波的传播方向平移后(虚线),则从原波形中平衡位置沿轴指向虚线最大位移处的方向,表示原波形中质点振动的方向.(如图丁所示)
【讨论与交流】
讨论什么是波长,什么是频率,波速,波长,周期频率的关系
【笔记】在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离,叫做波长,通常用表示.在横波中,两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长.在纵波中,两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长.
在波动中,各个质点的振动周期或频率是相同的,它们都等于波源的振动周期或频率,这个周期或频率也叫做波的周期或频率.机械波在一个周期内,振动在介质中传播的距离等于一个波长,所以机械波在介质中传播的速度为,周期与频率互为倒数,即,所以(电磁波也适用.)
(
基础演练
)
关于波速,下列说法正确的是 ( )
A.反映了介质中质点振动的快慢 B.反映了振动在介质中传播的快慢
C.波速由介质和波源共同决定 D.由知,波速由频率与波长决定
机械振动在介质中的传播形成机械波.介质中各质点的相互作用越强,振动在介质中传播的越快.波速的大小仅仅由介质的性质决定,与波源的振动频率无关,所以选项C,D都是错误的.选项A混淆了单个质点运动的速度和波的传播速度,也是错误的.
B
关于波长的说法中正确的是( )
A.在一个周期内振动在介质中向前传播一个波长
B.在一个周期内介质中的振动质点通过的路程为一个波长
C.在波的传播方向上,波长等于两个相邻且振动完全相同的质点平衡位置间的距离
D.波长等于横波中波峰与波峰间的距离
【答案】AC
一列简谐波在某一时刻的波形如图所示,质点M在该时刻的振动速度为v,经过0.2s,M点振动速度仍为v,再经过0.2s,M的速度为-v,则该波( )
A.向左传播,波速为10m/s B.向左传播,波速为5m/s
C.向右传播,波速为10m/s D.向右传播,波速为5m/s
【答案】B
如图所示,下列说法中正确的是(  )
A.此列波的振幅是
B.处质点的位移是
C.若的速度沿轴正方向,则的速度亦沿正方向
D.的加速度为沿轴负方向,而的加速度沿轴正方向
ACD
如图所示的是一列向右传播的横波在某时刻的波形图像,由图像可知( )
A.质点此时位移为
B.质点此时向方向运动
C.质点的振幅是
D.质点此时加速度为正
由图像可知质点此时位于平衡位置,其位移为0,故选项A正确.由于波向右传播,质点与质点相比较,靠波源近,的振动超前,此时处于正向最大位移处,正在向正向最大位移处运动,故向方向运动,选项B错误.简谐波在传播时介质中各质点的振幅都相等,尽管质点此时的位移不是最大,但振动的振幅仍是,故选项C正确.质点此时的位移方向为负,由可知,此时质点的加速度为正,故选项D正确.
ACD
一列横波在时刻的波形如图中实线所示,在时刻的波形如图中虚线所示,由此可判定此波的 ( )
A.波长一定是
B.周期一定是
C.振幅一定是
D.传播速度一定是
从图中可直接确定波长和振幅,即A、C两选项正确.由于不知波的传播方向,则波速和周期就是不确定的,BD两选项错误.
(
知识点
)
1.横波
在这列波中质点上下振动,波向右传播,二者的方向相互垂直.质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波,叫做横波.在横波中,凸起的最高处叫做波峰,凹下的最低处叫做波谷.

2.纵波
波向右传播,二者的方向在同一直线上.质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波,叫做纵波.在纵波中,质点分布最密的位置叫做密部,质点分布最疏的位置叫做疏部.(发声体振动时在空气中产生的声波是纵波.)

3.波形
为了表示这么多质点在同一时刻的运动情况,图象是一个很有用的工具.用横坐标表示在波的传播方向上各质点的平衡位置,纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移.我这些点的集合就是这一时刻波的图象(如图).波的图象有时也称波形图,简称波形.
如果波的图象是正弦曲线,这样的波叫做正弦波,也叫简谐波.可以证明,介质中有正弦波传播时,介质的质点在做简谐运动.
简谐波的波形曲线与质点的振动图象都是正弦曲线,但它们的意义是不同的.波形曲线表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移,振动图象则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移.
判断波的传播方向和质点振动方向的方法
已知质点的振动速度方向判断波的传播方向,或与之相反的问题,判断的基本规律是横波的形成与传播的特点,常用方法有:
①上下坡法
沿波的传播速度的正方向看,“上坡”的点向下振动,“下坡”的点向上振动,简称“上坡向下、下坡向上”.(如图甲所示)
②同侧法
在波的图上的某一点,沿竖直方向画出一个箭头表示质点的振动方向,并设想在同一点沿水平方向画个箭头表示波的传播方向,那么这两个箭头总是在曲线的同侧.(如图乙所示)
③头头(尾尾)相对法
在波形图的波峰(或波谷)上画一个水平箭头表示波的传播方向,波峰两
边波形上分别画出两个箭头表示质点的振动方向,那么这三个箭头总是头头相对,尾尾相对.(如图丙所示)
④平移法
将原波形(实线)沿波的传播方向平移后(虚线),则从原波形中平衡位置沿轴指向虚线最大位移处的方向,表示原波形中质点振动的方向.(如图丁所示)
波长 频率 波速的关系
在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离,叫做波长,通常用表示.在横波中,两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长.在纵波中,两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长.
在波动中,各个质点的振动周期或频率是相同的,它们都等于波源的振动周期或频率,这个周期或频率也叫做波的周期或频率.机械波在一个周期内,振动在介质中传播的距离等于一个波长,所以机械波在介质中传播的速度为,周期与频率互为倒数,即,所以(电磁波也适用.)
(
课后练习
)
下列关于机械波的说法中正确的是( )
A.介质中各质点都在各自的平衡位置附近振动
B.传播波的过程中相邻质点间必有相互作用力
C.随着波的传播,介质中的各质点也将由近及远地迁移出去
D.将相邻的两个质点比较,离波源近的质点带动离波源远的质点振动
【答案】ABD
关于振动方向和波的传播方向,下列说法正确的是(  )
A.横波中两者方向有时相同
B.横波中两者方向一定不同
C.纵波中两者方向有时相同
D.纵波中两者方向一定相同
【答案】BC
关于波长,下列说法正确的是 ( )
A.等于两个波峰或波谷之间的距离
B.等于对平衡位置的位移总是相等的两个质点间的距离
C.等于速度总是相同的两个相邻质点间的距离
D.等于在一个周期中振动在介质中传播的距离
机械振动在介质中的传播形成机械波.机械振动具有周期性(重复性),所以机械振动在介质中传播而形成的波也有周期性.在完成一次全振动的一个周期中,振动在介质中传播的距离等于波长,所以选项D是正确的.从波的图像中看,对平衡位置的位移总是相等的质点有很多个,只有两个相邻的两质点间的距离,才是一个波的长度.所以选项A,B是错误的.仔细观察波的传播过程,位移相等的两个相邻质点的速度也总是相同的,所以选项C也是正确的.
【答案】CD
如图所示,一列沿轴正方向传播的简谐横波,周期为.某一时刻,离开平衡位置的位移都相等的各质元依次为,,,已知和之间的距离为,和之间的距离为,则的振动传到所需的时间为( )
A. B. C. D.
如图所示,根据简谐运动的特点,可知该波的波长为,故波速,所以的振动传到所需的时间为
C
一列简谐横波沿直线传播,A和B是该直线上的两点,相距1.2m.当横波刚好到达其中某一点时开始计时,已知4s内A点完成了8次全振动.B点完成了10次全振动,则该波的传播方向及其波速分别是( )
A.方向由B向A,v=1.5m/s B.方向由A向B,v=1.5m/s
C.方向由A向B,v=0.3m/s D.方向由B向A,v=03m/s
【答案】A
如图所示的是一列横波在某时刻的波的图像,质点的运动方向向上,则下列说法正确的是( )
A.波沿轴正方向传播
B.质点的运动方向相同
C.质点比先回到平衡位置
D.质点的加速度为
由题设条件得知点的运动方向向上,而点是紧跟它前一点运动的,它比前一点迟一些开始运动,所以它的前一点应在它的上方,从图上看到点右侧的质点应是它的前一点,从而可以判定波是从右方传向左方的,即沿轴的负方向传播,所以选项A是错误的.知道了波的传播方向,就可以进一步确定的运动方向是相反的,选项B是错误的.点直接向平衡位置运动,而点由于运动方向向下,它要先向下运动到达最大位移处后再向上返回平衡位置,故比先到达平衡位置,选项C是正确的.质点此时处在最大位移处,其加速度最大,所以选项D错误.
C
如图所示,实线为简谐波在时刻t的图象,虚线为简谐波经△t时间后的图象,则下列说法中正确的是( )
A.这列简谐波一定沿x轴正向传播
B.这列简谐波一定沿x轴负向传播
C.实线上的质点a经△t时间后位于虚线上的a1,位置
D.实线上的质点a经△t时间后位于虚线上的a2位置
【答案】C
(
物理名人
)
普朗克
普朗克,M.(Max Planck 1858~1947)近代伟大的德国物理学家,量子论的奠基人。1858年4月23日生于基尔。1867年,其父民法学教授J.W.von普朗克应慕尼黑大学的聘请任教,从而举家迁往慕尼黑。普朗克在慕尼黑度过了少年时期,1874年入慕尼黑大学。1877~1878年间,去柏林大学听过数学家K.外尔斯特拉斯和物理学家H.von亥姆霍兹和G.R.基尔霍夫的讲课。普朗克晚年回忆这段经历时说,这两位物理学家的人品和治学态度对他有深刻影响,但他们的讲课却不能吸引他。在柏林期间,普朗克认真自学了R.克劳修斯的主要著作《力学的热理论》,使他立志去寻找象热力学定律那样具有普遍性的规律。1879年普朗克在慕尼黑大学得博士学位后,先后在慕尼黑大学和基尔大学任教。1888年基尔霍夫逝世后,柏林大学任命他为基尔霍夫的继任人(先任副教授,1892年后任教授)和理论物理学研究所主任。1900年,他在黑体辐射研究中引入能量量子。由于这一发现对物理学的发展作出的贡献,他获得1918年诺贝尔物理学奖。
自20世纪20年代以来,普朗克成了德国科学界的中心人物,与当时德国以及国外的知名物理学家都有着密切联系。1918年被选为英国皇家学会会员,1930~1937年他担任威廉皇帝协会会长。在那时期,柏林、哥廷根、慕尼黑、莱比锡等大学成为世界科学的中心,是同普朗克、W.能斯脱、A.索末菲等人的努力分不开的。在纳粹攫取德国政权后,以一个科学家对科学、对祖国的满腔热情与纳粹分子展开了,为捍卫科学的尊严而斗争。1947年10月4日在哥廷根逝世。
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