2019版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題十三 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 光 電磁波 相對(duì)論簡介 第2講 機(jī)械波課件.ppt

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第2講機(jī)械波 一 機(jī)械波1 定義 在介質(zhì)中的傳播叫做機(jī)械波 2 形成條件 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械振動(dòng) 介質(zhì) 1 有發(fā)生 的波源 2 有傳播 垂直 波峰 波谷 3 分類 同一直線 密部 疏部 1 橫波 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互 的波 有 凸部 和 凹部 2 縱波 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在 上的波 有 和 4 傳播特點(diǎn) 形式 能量 遷移 1 機(jī)械波傳播的只是振動(dòng)的 和 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 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 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 位移為零 波源 4A 二 波長 波速和波的圖象1 波長 波速 頻率及其關(guān)系 1 波長 在波動(dòng)中 總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn) 間的距離 振動(dòng)相位 介質(zhì)本身 2 波速v 波在介質(zhì)中的傳播速度 由 的性質(zhì)決定 3 頻率f 由 決定 等于波源的振動(dòng)頻率 4 波長 波速和頻率的關(guān)系 v 波源 f 2 波的圖象 1 坐標(biāo)軸 橫軸表示各質(zhì)點(diǎn)的 縱軸表示該時(shí)刻 各質(zhì)點(diǎn)的 平衡位置 位移 各質(zhì)點(diǎn) 2 意義 表示在波的傳播方向上 某時(shí)刻 離開平衡位置的位移 3 圖象 4 振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象的比較 續(xù)表 基礎(chǔ)檢測(cè) 甲 乙 圖13 2 1 A 該波沿 x方向傳播 波速為1m sB 該波的頻率為0 125Hz C 質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過4s振動(dòng)的路程為4mD 此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的速度沿 y方向E 質(zhì)點(diǎn)a在t 2s時(shí)速度為零 三 波的干涉和衍射現(xiàn)象多普勒效應(yīng) 1 波的干涉 相同 加強(qiáng)區(qū) 減弱區(qū) 1 條件 兩列波的頻率必須 2 現(xiàn)象 形成 和 相互隔開的穩(wěn)定的干涉 圖樣 小 相差不多 繞過障礙物 2 波的衍射 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 聲源頻率 1 條件 障礙物或孔的尺寸比波長 或 2 現(xiàn)象 波能夠 或孔繼續(xù)向前傳播 3 多普勒效應(yīng) 不變 變化 1 條件 聲源和觀察者之間有 2 現(xiàn)象 觀察者感到 發(fā)生變化 3 實(shí)質(zhì) 聲源頻率 觀察者接收到的頻率 基礎(chǔ)檢測(cè) 2 下列物理現(xiàn)象 在春天里一次閃電過后 有時(shí)雷聲轟鳴不絕 聞其聲而不見其人 學(xué)生圍繞振動(dòng)的音叉轉(zhuǎn)一圈會(huì)聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音 當(dāng)正在鳴笛的火車向著我們疾駛而來時(shí) 我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高 請(qǐng)問 是波的 現(xiàn)象 屬于波的衍射現(xiàn)象的是 屬于多普勒效應(yīng)的是 答案 反射 考點(diǎn)1 波的傳播的多解問題 重點(diǎn)歸納1 造成波動(dòng)問題多解的主要因素 1 周期性 時(shí)間周期性 時(shí)間間隔 t與周期T的關(guān)系不明確 空間周期性 波傳播的距離 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(dòng)方向雙向性 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定 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(gè)周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系 t或 x 若此關(guān)系為時(shí)間 則t nT t n 0 1 2 若此關(guān)系為距離 則x n x n 0 1 2 考題題組 1 多選 2017年吉林長春三模 一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播 t時(shí)刻波形圖如圖13 2 2中的實(shí)線所示 此時(shí)波剛好傳到P點(diǎn) t 0 6s時(shí)刻的波形如圖中的虛線所示 a b c P Q是介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn) 則下列說法正確的是 圖13 2 2 A 這列波的波速可能為50m s B 質(zhì)點(diǎn)a在這段時(shí)間內(nèi)通過的路程一定小于30cmC 質(zhì)點(diǎn)c在這段時(shí)間內(nèi)通過的路程可能為60cm D 若周期T 0 8s 則在t 0 5s時(shí)刻 質(zhì)點(diǎn)b P的位 移相同 E 若周期T 0 8s 從t 0 4s時(shí)刻開始計(jì)時(shí) 則質(zhì)點(diǎn)c 的振動(dòng)方程為x 0 1sin t m 答案 ACD 2 2015年新課標(biāo) 卷 甲 乙兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負(fù)向傳播 波速均為v 25cm s 兩列波在t 0時(shí)的波形曲線如圖13 2 3所示 求 1 t 0時(shí) 介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16cm的所有質(zhì)點(diǎn) 的x坐標(biāo) 2 從t 0開始 介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為 16 cm的質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間 圖13 2 3 解 1 兩列波的振幅均為8cm 故偏離平衡位置位移為 16cm的質(zhì)點(diǎn)應(yīng)為兩列波的波峰相遇處的質(zhì)點(diǎn) 根據(jù)波形圖可知 甲 乙的波長分別為 甲 50cm 乙 60cm 則甲 乙兩列波的波峰坐標(biāo)分別為 x甲 50 50k1 cm k1 0 1 2 3 x乙 50 60k2 cm k2 0 1 2 3 綜上分析 所有波峰和波峰相遇的質(zhì)點(diǎn)x坐標(biāo)應(yīng)為x 50 300n cm n 0 1 2 3 考點(diǎn)2波的干涉 衍射 多普勒效應(yīng) 重點(diǎn)歸納 2 圖象法 在某時(shí)刻波的干涉的波形圖上 波峰與波峰 或波谷與波谷 的交點(diǎn) 一定是加強(qiáng)點(diǎn) 而波峰與波谷的交點(diǎn)一定是減弱點(diǎn) 各加強(qiáng)點(diǎn)或減弱點(diǎn)各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線 形成加強(qiáng)線和減弱線 兩種線互相間隔 加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)之間各質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)的振幅之間 2 多普勒效應(yīng)的成因分析 1 接收頻率 觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時(shí)間 內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù) 2 當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí) 觀察者接收到的頻率變大 當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí) 觀察者接收到的頻率變小 考題題組 3 如圖13 2 4所示 在某一均勻介質(zhì)中 A B是振動(dòng)情況完全相同的兩個(gè)波源 其簡諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式均為x 0 1sin20 t m 介質(zhì)中P點(diǎn)與A B兩波源間的距離分別為4m和5m 兩波源形成的簡諧波分別沿AP BP方向傳播 波速都是10m s 1 求簡諧橫波的波長 2 通過分析說明P點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)還是減弱點(diǎn) 圖13 2 4 4 如圖13 2 5所示表示兩個(gè)相干波源S1 S2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇 圖中實(shí)線表示波峰 虛線表示波谷 c和f分別為ae和bd的中點(diǎn) 則 圖13 2 5 1 在a b c d e f六點(diǎn)中 振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)是 振動(dòng)減弱的點(diǎn)是 2 若兩振源S1和S2振幅相同 此時(shí)刻位移為零的點(diǎn)是 b d f 答案 1 a c e 2 b c d f 易錯(cuò)點(diǎn)波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判1 互判方法 2 求解波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象綜合類問題可采用 一分 一 看 二找 的方法 1 分清振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象 看清橫坐標(biāo) 2 看清橫 縱坐標(biāo)的單位 尤其要注意單位前的數(shù)量級(jí) 3 找準(zhǔn)波動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)的時(shí)刻 4 找準(zhǔn)振動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn) 例1 多選 簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿直線傳播 P Q是傳播方向上相距10m的兩質(zhì)點(diǎn) 波先傳到P 當(dāng)波傳到Q開始 計(jì)時(shí) P Q兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖13 2 6所示 則 圖13 2 6A 質(zhì)點(diǎn)Q開始振動(dòng)的方向沿y軸正方向B 該波的周期為6sC 該波從P傳到Q的時(shí)間可能為7sD 該波的傳播速度可能為2m sE 該波的波長可能為6m 備考策略 此題是對(duì)振動(dòng)圖象及機(jī)械波傳播問題的考查 首先要掌握已知振動(dòng)圖象判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的基本方法以及波速 波長及周期的關(guān)系 此題中要考慮波形傳播的重復(fù)性及多解問題 這是題目的難點(diǎn)所在 觸類旁通 多選 2017年四川資陽一診 某橫波在介質(zhì)中沿x軸傳播 圖13 2 7甲是t 1s時(shí)的波形圖 圖乙是介質(zhì)中x 2m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 則下列說法正確的是 甲 乙 圖13 2 7A 波沿x軸正向傳播 波速為1m sB t 2s時(shí) x 2m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向?yàn)閥軸負(fù)向C x 1m處質(zhì)點(diǎn)和x 2m處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)總相同D 在1s的時(shí)間內(nèi) 波動(dòng)圖象上任意質(zhì)點(diǎn)通過的路程都是10cmE 在t 1s到t 2s的時(shí)間內(nèi) x 0 5m處的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度先增大后減小