（人教通用版）2020高考物理 第14章 第2講 機械波課件.ppt

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1、機械振動與機械波光電磁波與相對論,第十四章,第2講機 械 波,知識梳理自測,1機械波的形成條件 (1)有發(fā)生機械振動的波源。 (2)有傳播介質(zhì)，如空氣、水等。 2傳播特點 (1)機械波傳播的只是振動的________和________，質(zhì)點只在各自的平衡位置附近做簡諧運動，并不隨波________。 (2)介質(zhì)中各質(zhì)點的振幅相同，振動周期和頻率都與__________振動周期和頻率相同。 (3)一個周期內(nèi)，質(zhì)點完成一次全振動，通過的路程為_______，位移為零。,知識點1,機械波,形式,能量,遷移,波源的,4A,3機械波的分類 (1)橫波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互________的波

2、，有________ (凸部)和________(凹部)。 (2)縱波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在____________上的波，有________和________。,垂直,波峰,波谷,同一直線,密部,疏部,1橫波的圖象 (1)坐標軸：橫軸表示各質(zhì)點的____________，縱軸表示該時刻各質(zhì)點的________。 (2)意義：表示在波的傳播方向上，某時刻各質(zhì)點離開____________的位移。 (3)圖象,知識點2,橫波的圖象,平衡位置,位移,平衡位置,(4)應(yīng)用 直接讀取__________和__________，以及該時刻各質(zhì)點的________。 確定某時刻各質(zhì)點加速度和速度

3、的________，并能比較大小。 結(jié)合波的傳播方向可確定各質(zhì)點的____________或由各質(zhì)點的振動方向確定波的____________。,振幅A,波長,位移,方向,振動方向,傳播方向,2波長、波速、頻率及其關(guān)系 (1)波長：在波動中，振動相位總是________的兩個相鄰質(zhì)點間的距離。 (2)波速v：波在介質(zhì)中的傳播速度，由________本身的性質(zhì)決定。 (3)頻率f：由波源決定，等于波源的____________。 (4)波長、波速和頻率的關(guān)系 v________；v______。,相同,介質(zhì),振動頻率,f,1波的疊加： 觀察兩列波的疊加過程可知：幾列波相遇時，每列波都能夠保持各自

4、的狀態(tài)繼續(xù)傳播而不____________，只是在重疊的區(qū)域里，質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的________________。,知識點3,波特有的現(xiàn)象,互相干擾,位移的矢量和,2波的干涉和衍射：,相同,尺寸,干涉圖樣,繞過障礙物,3多普勒效應(yīng)： (1)定義：由于波源和觀察者之間有____________，使觀察者感受到波的頻率____________的現(xiàn)象。 (2)實質(zhì)：聲源頻率________，觀察者接收到的頻率____________。 (3)規(guī)律： 波源與觀察者如果相互靠近，觀察者接收到的____________； 波源與觀察者如果相互遠離，觀察

5、者接收到的____________； 波源和觀察者如果相對靜止，觀察者接收到的頻率________波源的頻率。,相對運動,發(fā)生變化,不變,發(fā)生變化,頻率增大,頻率減小,等于,思維診斷： (1)在水平方向傳播的波為橫波。() (2)在機械波中各質(zhì)點不隨波的傳播而遷移。() (3)通過波的圖象可以找出任一質(zhì)點在任意時刻的位移。() (4)機械波在傳播過程中，各質(zhì)點振動的周期、起振方向都相同。() (5)機械波在一個周期內(nèi)傳播的距離就是振幅的4倍。() (6)波速表示介質(zhì)中質(zhì)點振動的快慢。() (7)兩列波在介質(zhì)中疊加，一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。() (8)一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象。() (9)多普勒效應(yīng)說明

6、波源的頻率發(fā)生變化。(), ,1(2018上海黃浦區(qū)一模)聲波能繞過某一建筑物而傳播，這是因為聲波() A是縱波B是機械波 C發(fā)生了衍射現(xiàn)象 D穿透力強 解析聲波能繞過某一建筑物傳播是因為發(fā)生了衍射，說明聲波波長較長。聲波雖是縱波，但繞過障礙物的現(xiàn)象不能說明聲波是縱波，C正確，A、B、D錯誤。,C,ACD,解析共振是受迫振動，外加頻率和固有頻率接近時，振幅增大的一種現(xiàn)象，A正確；機械波傳播過程，能量隨波的傳播而傳播；由介質(zhì)中單個質(zhì)點的速度變化可得到其能量隨振動做周期性變化，B錯誤；波的衍射現(xiàn)象發(fā)生在障礙物的尺寸與波長接近時，當障礙物的尺寸比波長大很多時，觀測到的是直線傳播，C正確；觀察者

7、在圓心不動，那么，觀察者和聲源的距離不變，故觀察者接收到的聲波頻率始終與聲源頻率相同，D正確；同一機械波在不同介質(zhì)中傳播時，頻率不變，但是傳播速度不同，故波長不同，E錯誤。,3(多選)如圖所示，列車上安裝一個聲源，發(fā)出一定頻率的樂音。當列車與觀察者都靜止時，觀察者記住了這個樂音的音調(diào)。在以下情況中，觀察者聽到這個樂音的音調(diào)比原來降低的是( ) A觀察者靜止，列車向他駛來 B觀察者靜止，列車離他駛?cè)?C列車靜止，觀察者靠近列車 D列車靜止，觀察者遠離列車 解析根據(jù)多普勒效應(yīng)，當觀察者與聲源相互靠近時，觀察者接收到的頻率大于聲源發(fā)出的頻率；當觀察者與聲源相互遠離時，觀察者接收到的頻率小于聲源發(fā)出的

8、頻率，故A、C錯誤，B、D正確。,BD,4(2018安徽宿州質(zhì)檢)(多選)一列橫波沿x軸傳播，某時刻的波形如圖所示，質(zhì)點A的平衡位置與坐標原點O相距0.4m，此時質(zhì)點A沿y軸正方向運動，經(jīng)過0.1s第一次達最大位移。由此可知() A這列波沿x軸正方向傳播 B這列波的波長為0.8m C這列波的波速為4m/s D這列波的頻率為2.5Hz E0.15s內(nèi)質(zhì)點A走過的路程為0.3m,ABD,核心考點突破,考點一,機械波的傳播與圖象,(2018云南昆明調(diào)研)(多選)如圖所示，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在t0時刻波傳播到平衡位置位于x5m處的質(zhì)點B，平衡位置位于x1m處的質(zhì)點A在t0.9s時第三次出現(xiàn)

9、波峰，關(guān)于該簡諧波，下列說法正確的是() A波長為5m B波速為10m/s C頻率為2.5Hz D從t0到t0.9s的過程中，質(zhì)點A的路程為0.4m Et0.6s時，平衡位置位于x6m的質(zhì)點C第二次位于波峰,例 1,BCE,(2018吉林長春外國語學(xué)校模擬)(多選)如圖所示，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，從波傳到x5m的M點時開始計時，已知P點相繼出現(xiàn)兩個波峰的時間間隔為0.4s，下面說法中正確的是() A這列波的波長是4m B這列波的傳播速度是10m/s C質(zhì)點Q(x9m)經(jīng)過0.5s才第一次到達波峰 DM點以后各質(zhì)點開始振動時的方向都是沿y軸負方向 E如圖所示的P點振動的方向是沿y軸正方向

10、,類題演練 1 ,ABD,兩種圖象的比較,考點二,波動圖象與振動圖象綜合,(2018湖北宜昌一中適應(yīng)性訓(xùn)練)(多選)如圖甲所示為一簡諧波在t0時刻的圖象，圖乙所示為x4m處的質(zhì)點P的振動圖象，則下列判斷正確的是(),例 2,ACD,,甲乙,(2018福建福州一模)(多選)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，波中A、B兩質(zhì)點在平衡位置間的距離為0.5m，且小于一個波長，如圖甲所示，A、B兩質(zhì)點振動圖象如圖乙所示。由此可知(),類題演練 2 ,ACE,,A波中質(zhì)點在一個周期內(nèi)通過的路程為8cm B該列波的波長為4m C該列波的波速為0.5m/s Dt1.5s時A、B兩質(zhì)點的位移相同 Et1.5s時A、B

11、兩質(zhì)點的振動速度方向相同,1造成波動問題多解的主要因素 (1)周期性 時間周期性：時間間隔t與周期T的關(guān)系不明確。 空間周期性：波傳播距離x與波長的關(guān)系不明確。 (2)雙向性 傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定。 振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定。,考點三,波的多解問題,如：a.質(zhì)點達到最大位移處，則有正向和負向最大位移兩種可能。 b質(zhì)點由平衡位置開始振動，則起振方向有向上、向下(或向左、向右)兩種可能。 c只告訴波速不指明波的傳播方向，應(yīng)考慮沿兩個方向傳播的可能，即沿x軸正方向或沿x軸負方向傳播。 d只給出兩時刻的波形，則有多次重復(fù)出現(xiàn)的可能。 (3)波形的隱含性形成多解 在波動問題中，往

12、往只給出完整波形的一部分，或給出幾個特殊點，而其余信息均處于隱含狀態(tài)。這樣，波形就有多種情況，形成波動問題的多解性。,2解決波的多解問題的思路 一般采用從特殊到一般的思維方法，即找出一個周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系t或x，若此關(guān)系為時間，則tnTt(n0,1,2，)，若此關(guān)系為距離，則xnx(n0,1,2，)。,(2018福建霞浦一中月考)如圖所示實線是某時刻的波形圖象，虛線是經(jīng)過0.2s時的波形圖象。 (1)求波傳播的可能距離； (2)求可能的周期； (3)求可能的波速； (4)若波速是35m/s，求波的傳播方向； (5)若0.2s小于一個周期時，求傳播的距離、周期、波速。,例 3,方法技巧： 波的

13、多解問題的求解 解題的一般思路有如下情況：(1)波的空間周期性。在波的傳播方向上，相距為波長整數(shù)倍的多個不同質(zhì)點的振動情況完全相同，它們之間的距離為波長的整數(shù)倍。(2)波的時間周期性。由波的特性可知，波在tnT時間內(nèi)，向外傳播xn的距離，所以經(jīng)過整數(shù)倍周期時，其波形圖線完全相同。(3)波的雙向性。若題中沒有已知波的傳播方向，并也無法由題意確定波的傳播方向，則在解題時要注意考慮波的傳播方向的不確定性。,(2018江西臨川一中段考)(多選)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t0時刻波形圖如圖中的實線所示，此時波剛好傳到了P點，t0.6s時刻的波形圖如圖中的虛線所示，a、b、c、P、Q是介質(zhì)中的質(zhì)點，則

14、以下說法正確的是(),類題演練 3 ,ABD,波的干涉中振動加強點和減弱點的判斷 (1)圖象法：在某時刻的波形圖上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點，一定是加強點，而波峰與波谷的交點一定是減弱點，各加強點或減弱點各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成加強線和減弱線，兩種線互相間隔，這就是干涉圖樣，加強點與減弱點之間各質(zhì)點的振幅介于加強點與減弱點的振幅之間。,考點四,波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng),(2018陜西榆林二中七模)(多選)如圖所示，實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。,例 4,此刻M是波峰與波峰的相遇點，下列說法中正確的是() A該時刻位于O處的質(zhì)點正處于平衡

15、位置 BP、N兩處的質(zhì)點始終處在平衡位置 C隨著時間的推移，M處的質(zhì)點將遷移至O點 D從該時刻起，經(jīng)過四分之一周期，M處的質(zhì)點到達平衡位置 EO、M連線的中點是振動加強的點，其振幅為2A,BDE,解析由圖可知O點是波谷和波谷疊加，該點是振動加強點，疊加后此刻正處于波谷，故A錯誤；P、N兩點是波谷和波峰疊加，是振動減弱點，疊加后位移始終為零，即處于平衡位置，故B正確；振動的質(zhì)點只是在各自的平衡位置附近振動，不會隨波遷移，故C錯誤；該時刻M點處于波峰，經(jīng)過四分之一周期，M處的質(zhì)點到達平衡位置，故D正確；O、M連線的中點也是振動加強的點，其振幅與O、M點一樣，為2A，故E正確。,易錯分析： 對機械波

16、形成穩(wěn)定干涉條件不理解 此類問題常見的錯誤往往是不理解振動加強點位移為何可以為零，振動減弱點的位移為何總是為零(假設(shè)兩相干波的振幅相等)。當波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇，此時質(zhì)點振動加強，兩列波相遇處振動情況總是相同的，位移矢量和最大，等于兩列波振幅之和；若從此時刻再經(jīng)過四分之一周期，兩列波均到達各自的平衡位置，振動依舊是加強的，位移矢量疊加后為零，振動加強點的位移隨時間做的是周期性變化，即位移大小最大值為2倍振幅，最小值為零。而對于兩列波形成的穩(wěn)定的干涉圖樣來說，振動減弱點，兩列波相遇處振動情況總是相反的，疊加后位移總是零。,(2018四川廣安岳池中學(xué)月考)(多選)下列說法正確的是() A

17、當障礙物或孔的尺寸比波長大或差不多時，才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 B鳴笛的汽車向你駛來時聽到的頻率不等于喇叭發(fā)聲的頻率，這屬于聲波的干涉現(xiàn)象 C頻率相同的兩列波相遇，波谷和波谷相遇處為振動加強點 D增大單擺的擺長，單擺擺動的頻率將減小 E彈簧振子的振幅減小，其振動頻率將保持不變,類題演練 4 ,CDE,2年高考模擬,1(2018全國卷，34(1))一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在t0和t0.20s時的波形分別如圖中實線和虛線所示。已知該波的周期T0.20s。下列說法正確的是() A波速為0.40m/s B波長為0.08m Cx0.08m的質(zhì)點在t0.70s時位于波谷 Dx0.08m的質(zhì)點在t0.12s時位于波谷 E若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.80m/s，則它在該介質(zhì)中的波長為0.32m,ACE,,2(2018北京理綜，16)如圖所示，一列簡諧橫波向右傳播，P、Q兩質(zhì)點平衡位置相距0.15m。當P運動到上方最大位移處時，Q剛好運動到下方最大位移處，則這列波的波長可能是() A0.60mB0.30m C0.20mD0.15m,B,365,答案()18cm/s沿x軸負方向傳播()9cm,