2018版高考物理一輪復(fù)習(xí)第15章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對(duì)論第2講機(jī)械波課件

1、第十五章　機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波　光電磁波與相對(duì)論,選 修 3-4,第2講　機(jī)械波,知識(shí)梳理自測(cè),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________和________，質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近做簡(jiǎn)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________振動(dòng)周期和頻率相同。,機(jī)械波,形式,能量,遷移,波源

2、的,(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。3．機(jī)械波的分類(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________。,4A,垂直,波峰,波谷,同一直線,密部,疏部,1．橫波的圖象(1)坐標(biāo)軸：橫軸表示各質(zhì)點(diǎn)的_______

3、____，縱軸表示該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的________。(2)意義：表示在波的傳播方向上，某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)離開___________的位移。(3)圖象,橫波的圖象,平衡位置,位移,平衡位置,(4)應(yīng)用①直接讀取_________和________，以及該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的________。②確定某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)加速度和速度的________，并能比較大小。③結(jié)合波的傳播方向可確定各質(zhì)點(diǎn)的____________或由各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向確定波的____

4、______。,振幅A,波長(zhǎng)λ,位移,方向,振動(dòng)方向,傳播方向,2．波長(zhǎng)、波速、頻率及其關(guān)系(1)波長(zhǎng)λ：在波動(dòng)中，振動(dòng)相位總是________的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)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(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系①v＝________；②v＝_________。,相同,介質(zhì),振動(dòng)頻率,λf,1．波的疊加：觀察兩

5、列波的疊加過程可知：幾列波相遇時(shí)，每列波都能夠保持各自的狀態(tài)繼續(xù)傳播而不___________，只是在重疊的區(qū)域里，質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波引起的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的_______________。,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,繞過障礙物,干涉圖樣,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。

6、(2)實(shí)質(zhì)：聲源頻率________，觀察者接收到的頻率__________。(3)規(guī)律：①波源與觀察者如果相互靠近，觀察者接收到的__________；②波源與觀察者如果相互遠(yuǎn)離，觀察者接收到的__________；③波源和觀察者如果相對(duì)靜止，觀察者接收到的頻率________波源的頻率。,相對(duì)運(yùn)動(dòng),發(fā)生變化,不變,發(fā)生變化,頻率增大,頻率減小,等于,思維辨析：(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。(　　

7、)(2)周期或頻率，只取決于波源，而與v、λ無直接關(guān)系。(　　)(3)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。(　　)答案：(1)×　在機(jī)械波傳播過程中，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)并不會(huì)隨波的傳播而遷移?！?2)√　(3)√,,D,[解析]　由圖知a、b兩點(diǎn)之間的距離為一個(gè)波長(zhǎng)，a、b兩點(diǎn)振動(dòng)開始時(shí)刻相差一個(gè)周期，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；由波是向右傳播的，知選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。,ABD,C

8、,[解析]　同一列聲波在不同介質(zhì)中的傳播速度不同，根據(jù)v＝λf，由于頻率不變，故在不同的介質(zhì)中傳播時(shí)波長(zhǎng)不同，故A錯(cuò)誤。不同的聲波在相同的介質(zhì)中傳播，傳播速度相同，故B錯(cuò)誤。衍射是波特有的現(xiàn)象。聲波是一種機(jī)械波，故能夠發(fā)生衍射現(xiàn)象，C正確。根據(jù)波的疊加原理，不同的波相遇時(shí)發(fā)生疊加，再分開時(shí)各自獨(dú)立傳播互不影響，故人能辨別不同樂器同時(shí)發(fā)出的聲音，故D錯(cuò)誤。,BD,[解析]　根據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)觀察者與聲源相互靠近時(shí)，觀察者接收到的頻率大于聲

9、源發(fā)出的頻率；當(dāng)觀察者與聲源相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的頻率小于聲源發(fā)出的頻率，故A、C錯(cuò)誤，B、D正確。,核心考點(diǎn)突破,1．機(jī)械波的傳播特點(diǎn)：(1)波傳到任意一點(diǎn)，該點(diǎn)的起振方向都和波源的起振方向相同。(2)介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動(dòng)，因此，任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率和周期都和波源的振動(dòng)頻率和周期相同。(3)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，由于介質(zhì)的情況不同，它的波長(zhǎng)和波速可以改變，但頻率和周期都不會(huì)改變。,機(jī)械波的傳播與圖象,3．波的傳播方

10、向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向的判斷方法,解題探究：(1)當(dāng)波傳到P點(diǎn)時(shí)，P點(diǎn)開始離開平衡位置____________；波源O恰好處于波峰位置，說明O、F兩質(zhì)點(diǎn)之間的距離等于_________。(2)再經(jīng)過5s，平衡位置在Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置，說明波從P點(diǎn)傳播到Q點(diǎn)所用時(shí)間為________________。,向上振動(dòng),〔類題演練 1 〕,,B,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

11、。關(guān)鍵要看清橫坐標(biāo)即可，橫坐標(biāo)為x則為波動(dòng)圖象，橫坐標(biāo)為t則為振動(dòng)圖象。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，且由圖象讀出振幅、波長(zhǎng)等信息。4．找準(zhǔn)振動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)，且由圖象讀出振幅、周期等信息。,振動(dòng)圖象和波的圖象的關(guān)聯(lián)分析,BCE,A．在t＝0.10s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q向y軸正方向運(yùn)動(dòng)B．在t＝0.25s 時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向與y軸正方向相同C．從t＝0.10s到t＝0.25s，該波沿

12、x軸負(fù)方向傳播了6mD．從t＝0.10s到t＝0.25s，質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為30cmE．質(zhì)點(diǎn)Q簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y＝0.10sin10πt(國(guó)際單位制),答案：(1)先由圖象讀出波長(zhǎng)、周期，從而求出波速，再由x＝vt求出波傳播的距離。(2)不一定。當(dāng)從平衡位置或位移最大處計(jì)時(shí)，才是3A。,〔類題演練 2 〕,[答案]　(1)5s　(2)27.07cm,1．造成波動(dòng)問題多解的主要因素(1)周期性①時(shí)間周期性：時(shí)間間隔Δt與周期T

13、的關(guān)系不明確。②空間周期性：波傳播距離Δx與波長(zhǎng)λ的關(guān)系不明確。(2)雙向性①傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定。②振動(dòng)方向雙向性：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定。,波的多解問題,如：a.質(zhì)點(diǎn)達(dá)到最大位移處，則有正向和負(fù)向最大位移兩種可能。b．質(zhì)點(diǎn)由平衡位置開始振動(dòng)，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(gè)方向傳播的可能，即沿x軸正方向或沿x軸負(fù)方向傳播。 d．只給出兩時(shí)刻的波形

14、，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(dòng)問題中，往往只給出完整波形的一部分，或給出幾個(gè)特殊點(diǎn)，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(dòng)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(gè)周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系Δt或Δx，若此關(guān)系為時(shí)間，則t＝nT＋Δt(n＝0,1,2，…)，若此關(guān)系為距離，則x＝nλ＋Δx(n＝0,1,2，…)。,,〔類題演練 3 〕,波的干涉中振

15、動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷(1)圖象法：在某時(shí)刻的波形圖上，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，這就是干涉圖樣，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。,波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng),[解析]　由圖知O點(diǎn)是波谷和波谷疊加，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，該時(shí)刻處于波谷，A錯(cuò)誤；P、N兩質(zhì)點(diǎn)處是波谷和波峰

16、疊加，由于振幅相同，位移始終為零，即處于平衡位置，B正確；振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)只是在各自的平衡位置附近振動(dòng)，不會(huì)隨波遷移，C錯(cuò)誤；從該時(shí)刻起，經(jīng)過四分之一周期，質(zhì)點(diǎn)M到達(dá)平衡位置，D錯(cuò)誤。,名師歸納：波的干涉問題的分析(1)在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi)，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng)；振動(dòng)減弱點(diǎn)始終減弱。兩列相干波的波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇處是振動(dòng)最強(qiáng)的地方，并且用一條直線將以上加強(qiáng)點(diǎn)連接起來，這條直線上的點(diǎn)都是加強(qiáng)的；而波峰與波谷(或波谷與波峰)相遇處是振

17、動(dòng)最弱的地方，把以上減弱點(diǎn)用直線連接起來，直線上的點(diǎn)都是減弱點(diǎn)。(2)不論是振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)還是振動(dòng)減弱的質(zhì)點(diǎn)，都仍在其平衡位置附近振動(dòng)，某點(diǎn)的振動(dòng)加強(qiáng)，是指這個(gè)質(zhì)點(diǎn)以較大的振幅振動(dòng)；而某點(diǎn)的振動(dòng)減弱，是指這個(gè)質(zhì)點(diǎn)以較小的振幅振動(dòng)，因此，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移不是始終等于振幅，它的位移的大小和方向隨時(shí)間在發(fā)生周期性的變化。,〔類題演練 4 〕,B,[解析]　對(duì)于a質(zhì)點(diǎn)，上面的波使其向下振動(dòng)，下面的波使其向下振動(dòng)，所以其合速度向下，位移等于兩列