【驕子之路】2016屆高考物理一輪復習-12.2機械波課件

1、第二講　機械波,,回扣教材 夯實基礎(chǔ) 落實考點,基礎(chǔ)自主溫故,一、機械波的形成和傳播[考點自清]1．機械波的產(chǎn)生條件：(1)振源；(2) ．2．機械波的分類：機械波可分為 和縱波兩種．前者質(zhì)點振動方向和波的傳播方向 ，后者質(zhì)點振動方向和波的傳播方向在同一直線上．,介質(zhì),橫波,垂直,3．機械波的傳播特征(1)介質(zhì)質(zhì)點的運動是在各自的平衡位置附近 ，是變加速運動，介

2、質(zhì)質(zhì)點并不隨波 ．(2)機械波傳播的是 、能量和信息．(3)機械波的頻率由波源決定，而傳播速度由 決定．,振動,遷移,振動形式,介質(zhì),4．波長、頻率和波速(1)波長：在波動中，振動相位總是相同的兩個 質(zhì)點間的距離，用λ表示．波長由頻率和波速共同決定．①橫波中，相鄰兩個 (或 )之間的距離等于波

3、長．②縱波中，相鄰兩個 (或 )之間的距離等于波長．,相鄰,波峰,波谷,密部,疏部,波源,介質(zhì),λf,[基礎(chǔ)自測]1．下列關(guān)于簡諧運動和簡諧波的說法，正確的是(　　)A．媒質(zhì)中質(zhì)點振動的周期一定和相應的波的周期相等B．媒質(zhì)中質(zhì)點振動的速度一定和相應的波的波速相等C．波的傳播方向一定和媒質(zhì)中質(zhì)點振動的方向一致D．橫波的波峰與波谷在振動方向上的距離一定是質(zhì)點振幅的兩倍,解析：波傳播過程中每

4、個質(zhì)點都在前面質(zhì)點的驅(qū)動力作用下做受迫振動，A正確．波速是波在介質(zhì)中傳播的速度，在同種均勻介質(zhì)中波速是個常量；質(zhì)點振動速度隨質(zhì)點振動所處位置不斷變化，B、C錯誤．波峰、波谷分別是平衡位置上方、下方最大位移處，而振幅是振動中偏離平衡位置的最大距離．D正確．答案：AD,二、波的圖象[考點自清]1．坐標軸x軸：各質(zhì)點 的連線．y軸：沿質(zhì)點振動方向，表示質(zhì)點的 ．2．物理意義：

5、表示介質(zhì)中各質(zhì)點在某一時刻相對各自 的位移．,平衡位置,位移,平衡位置,3．圖象形狀：簡諧波的圖象是 (或余弦)曲線，如圖所示．,,正弦,2．一列簡諧橫波在x軸上傳播，某時刻的波形圖如圖所示，a、b、c為三個質(zhì)點，a正向上運動．由此可知(　　)A．該波沿x軸正方向傳播B．c正向上運動C．該時刻以后，b比c先到達平衡位置D．該時刻以后，b比c先到達離平衡位置、最遠處,

6、,解析：由于a質(zhì)點向上運動，波向x軸正方向傳播，選項A正確，此時b質(zhì)點向上運動，c質(zhì)點向下運動，b比c先回到平衡位置，選項C正確，選項B錯誤；c向下運動，所以c質(zhì)點比b質(zhì)點先到達最大位移處，選項D錯誤．答案：AC,三、波的特有現(xiàn)象[考點自清]1．機械波的反射、折射、衍射、干涉一切波都能發(fā)生反射、折射、衍射、干涉．其中衍射、干涉是波特有的性質(zhì)．(1)衍射：波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象．能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是：障礙物(或小

7、孔)的尺寸比波長 或相差不多．,小,(2)干涉：產(chǎn)生干涉的必要條件是；兩列波的頻率 ．在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi)，振動加強點始終 ，振動減弱點始終 ．波峰和波峰疊加得到振動 點，波谷和波谷疊加也得到振動 點，波峰和波谷疊加得到振動 點．2．多普勒效應：波源 運動時，觀察者觀察到的頻

8、率高于或低于波的實際頻率的現(xiàn)象．,相同,加強,減弱,加強,加強,減弱,相對觀察者,[基礎(chǔ)自測]3．下面哪些應用是利用了多普勒效應(　　)A．利用地球上接收到遙遠天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠天體相對于地球的運動速度B．交通警察向行進中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波，波被運動的汽車反射回來，根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化，就知道汽車的速度，以便于進行交通管理C．鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運動情況D．有經(jīng)驗的戰(zhàn)士利用炮彈飛行的

9、尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠去,解析：由于天體相對地球在運動，所以天體發(fā)出的光波，在地球上接收到后其頻率發(fā)生變化，故選項A正確；同理可知B、D選項正確；鐵路工人用耳貼在鐵軌上判斷火車的運動情況，是利用了波在不同介質(zhì)中傳播速度不同的原理，故選項C錯誤．答案：ABD,,考點深析 拓展延伸 詳講精練,考點探究講練,1．機械波的特點及各物理量之間的關(guān)系(1)介質(zhì)依存性：機械波離不開介質(zhì)．(2)能量信息性：機械波傳播的是振動的形式，能

10、量和信息．(3)傳播不移性：在傳播方向上，各質(zhì)點只在各自平衡位置附近振動，并不隨波遷移．,(4)時空重復性：機械波傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點不斷地重復著振源的振動形式．(5)周期、頻率同源性：介質(zhì)中各質(zhì)點的振動周期均等于振源的周期且在傳播中保持不變．(6)起振同向性：各質(zhì)點開始振動的方向與振源開始振動的方向相同．(7)波長、波速和頻率的關(guān)系：v＝λf、f由波源決定，v由介質(zhì)決定．,2．對波的圖象的理解波的圖象反映的是波在傳播過程中某

11、一時刻各個質(zhì)點相對于各自的平衡位置的位移情況，從圖象可以得到的物理量有：(1)波長λ.(2)振幅A.(3)該時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的位移情況．,3．波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的互判方法已知質(zhì)點振動方向可判斷波的傳播方向，或已知波的傳播方向和某時刻的圖象可判斷介質(zhì)質(zhì)點的振動方向，常用的方法如下：,,,,,,,,(2013年新課標全國卷Ⅰ)如圖，a，b，c，d是均勻媒介中x軸上的四個質(zhì)點，相鄰兩點的間距依次為2 m、4 m和6 m．

12、一列簡諧橫波以2 m/s的波速沿x軸正向傳播，在t＝0時刻到達質(zhì)點a處，質(zhì)點a由平衡位置開始豎直向下運動，t＝3 s時a第一次到達最高點．下列說法正確的是(　　),例 1,,A．在t＝6 s時刻波恰好傳到質(zhì)點d處B．在t＝5 s時刻質(zhì)點c恰好到達最高點C．質(zhì)點b開始振動后，其振動周期為4 sD．在4 s＜t＜6 s的時間間隔內(nèi)質(zhì)點c向上運動E．當質(zhì)點d向下運動時，質(zhì)點b一定向上運動,【答案】　ACD,如圖所示，沿波的傳播方向上有

13、間距均為2 m的五個質(zhì)點，均靜止在各自的平衡位置，一列簡諧橫波振幅為4 cm，以2 m/s的速度水平向右傳播，t＝0時刻到達質(zhì)點a，質(zhì)點a開始由平衡位置向下運動，t＝3 s時質(zhì)點a第一次到達最高點，下列說法正確的是(　　),變式訓練 1,,A．質(zhì)點d開始振動后的振動周期為4 sB．t＝4 s時刻波恰好傳到質(zhì)點eC．t＝5 s時刻質(zhì)點b到達最高點D．在3 s＜t＜4 s這段時間內(nèi)質(zhì)點c速度方向向上E．在前6 s內(nèi)質(zhì)點b通過的路程為

14、8 cm,答案：ABD,(2013年北京卷)一列沿x軸正方向傳播的簡諧機械橫波，波速為4 m/s.某時刻波形如圖所示，下列說法正確的是(　　),例 2,,A．這列波的振幅為4 cmB．這列波的周期為1 sC．此時x＝4 m處質(zhì)點沿y軸負方向運動D．此時x＝4 m處質(zhì)點的加速度為0【思路指導】　由波的圖象可以獲得相關(guān)信息，已知波的傳播方向判斷出介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向，介質(zhì)中各質(zhì)點都在做簡諧運動，滿足做簡諧運動的動力學特點．,【答案】

15、　D,如圖所示是一列簡諧橫波在t＝0時的波形圖，若波的傳播速度為2 m/s，此時質(zhì)點P向上振動．下列說法正確的是(　　),變式訓練 2,,A．質(zhì)點P的振動周期為0.25 sB．經(jīng)過任意時間，質(zhì)點Q和P的振動情況總是相同的C．經(jīng)過Δt＝0.4 s，質(zhì)點P向右移動0.8 mD．經(jīng)過Δt＝0.4 s，質(zhì)點P仍在平衡位置，它通過的路程為0.2 m,解析：根據(jù)波形圖可知，波長λ＝0.4 m，振幅A＝5 cm，已知v＝2 m/s，所以T＝λ/

16、v＝0.2 s，選項A錯誤；質(zhì)點Q和P間的距離剛好是1個波長，所以它們的振動情況總是相同的，選項B正確；在機械波的傳播過程中，各質(zhì)點并不隨波遷移，而是在自己的平衡位置附近振動，選項C錯誤；經(jīng)過Δt＝0.4 s＝2T，質(zhì)點P回到初始位置，不在平衡位置，它通過的路程是8A＝40 cm＝0.4 m，也不是0.2 m，選項D錯誤．答案：B,1．振動圖象與波動圖象的比較振動圖象與波動圖象雖然形狀相同，但所研究的對象、意義、特點等有所不同．所以

17、，要掌握兩者的區(qū)別及在某些情況下兩者的相互轉(zhuǎn)化.,,,,,特別提醒(1)波的圖象表示波中各質(zhì)點在某時刻的位移，振動圖象表示某質(zhì)點位移隨時間的變化規(guī)律．(2)區(qū)分波的圖象和振動圖象關(guān)鍵是看橫軸表示位移x還是時間t，如果是位移x則為波的圖象，如果是時間t，則為振動圖象．,2．由t時刻波形圖畫t＋Δt時刻的波形圖(1)平移法：先算出經(jīng)Δt時間波傳播的距離Δx＝v·Δt，再把波形沿波的傳播方向平移Δx，當Δx＞λ，即Δx＝nλ＋

18、x時，可采取去整(nλ)留零(x)的方法只需平移x即可．(2)特殊點法：在波形上找特殊點，如過平衡位置的點、與它相鄰的波峰和波谷，判斷出這些點經(jīng)過Δt后的位置，畫出相應的正弦曲線或余弦曲線即可，這種方法只適用Δt＝k的情況．,(2014年全國卷Ⅰ)圖(a)為一列簡諧橫波在t＝2 s時的波形圖．圖(b)為媒質(zhì)中平衡位置在x＝1.5 m處的質(zhì)點的振動圖象，P是平衡位置為x＝2 m的質(zhì)點．下列說法正確的是(　　),例 3,,A．波速為0.5

19、 m/sB．波的傳播方向向右C．0～2 s時間內(nèi)，P運動的路程為8 cmD．0～2 s時間內(nèi)，P向y軸正方向運動E．當t＝7 s時，P恰好回到平衡位置【思路指導】　由振動圖象判斷t＝2 s時x＝1.5 m處質(zhì)點的振動方向，從而確定波的傳播方向，由兩圖象獲得相關(guān)信息，確定波的傳播速度大小，已知波的傳播方向，確定x＝2 m處質(zhì)點P在0～2 s時間內(nèi)的運動情況，確定t＝7 s時P質(zhì)點的位移．,【答案】　ACE,(2013年四川卷)圖

20、甲是一列簡諧橫波在t＝1.25 s時的波形圖，已知c位置的質(zhì)點比a位置的晚0.5 s起振，則圖乙所示振動圖象對應的質(zhì)點可能位于(　　)A．a(chǎn)＜x＜b　　　　　B．b＜x＜cC．c＜x＜d D．d＜x＜e,變式訓練 3,,,由振動圖象可知t＝0時刻質(zhì)點位于x軸上方且正在沿y軸正方向運動的點的范圍應為0＜x＜a或d＜x＜e，故選項D正確．答案：D,1．波的干涉與波的衍射的比較,2.對波的干涉的理解(1)加強點與減弱點

21、的比較,(2)加強點和減弱點的判斷方法①圖樣法：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．,3．對多普勒效應的理解,(2013年山東卷)如圖所示，在某一均勻介質(zhì)中，A、B是振動情況完全相同的兩個波源，其簡諧運動表達式均為x＝0.1

22、sin(20πt) m，介質(zhì)中P點與A、B兩波源間的距離分別為4 m和5 m，兩波源形成的簡諧橫波分別沿AP、BP方向傳播，波速都是10 m/s.,例 4,,(1)求簡諧橫波的波長．(2)P點的振動________(填“加強”或“減弱”)．,【答案】　(1)1 m　(2)加強,利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖a、b所示，則(　　),變式訓練 4,,A．圖a、b均顯示了波的干涉現(xiàn)象B．圖a、b均顯示了波的衍射現(xiàn)象C．圖a顯示了波的干涉

23、現(xiàn)象，圖b顯示了波的衍射現(xiàn)象D．圖a顯示了波的衍射現(xiàn)象，圖b顯示了波的干涉現(xiàn)象解析：本題考查波的衍射、波的干涉．意在考查考生對波的衍射和波的干涉演示實驗的理解能力．圖a表明波通過狹縫后發(fā)生衍射；圖b現(xiàn)象出現(xiàn)穩(wěn)定的振動加強和振動減弱區(qū)域，是波的干涉現(xiàn)象．答案：D,,思想方法 技巧運用 提升素養(yǎng),學科素養(yǎng)提升,2．造成波多解的主要因素(1)周期性①波的空間周期性沿波的傳播方向相距波長整數(shù)倍的各質(zhì)點振動情況完全相同，因此在同一

24、波形圖上，某一振動狀態(tài)(位移、速度等)會不斷地重復出現(xiàn)，這就是波的空間周期性．,②波的時間周期性由于經(jīng)過周期整數(shù)倍的時間(即t′＝t＋nT)各質(zhì)點的振動情況(位移、速度、加速度等)與它在t時刻的振動情況完全相同，因此t時刻的波形在t′＝t＋nT時刻必然重復出現(xiàn)，這就是波的時間周期性．,(2)雙向性①傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定．②振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定．如：質(zhì)點達到最大位移處，則有正向最大位移和負向最大位移兩種

25、可能．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．只告訴波速而不指明波的傳播方向，應考慮沿兩個方向傳播的可能．,只給出兩時刻的波形，則有多次重復出現(xiàn)的可能等．解決此類問題時，往往采用從特殊到一般的思維方法，即找到一個周期內(nèi)滿足條件的特例，在此基礎(chǔ)上，如知時間關(guān)系，則加nT；如知空間關(guān)系，則加nλ.,(3)波形的隱含性形成多解性在波動問題中，往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

26、隱含狀態(tài)．這樣，波形就有多種情況，形成相關(guān)波動問題的多解性．,,如圖所示實線是一列簡諧橫波在t1＝0時刻的波形，虛線是這列波在t2＝0.5 s時刻的波形，這列波的周期T符合：3T<t2－t1<4T，問：(1)若波速向右，波速多大？(2)若波速向左，波速多大？(3)若波速大小為74 m/s，波速方向如何？,例 5,,【思路指導】　根據(jù)波的傳播方向，寫出傳播距離與波長的關(guān)系，進而確定傳播時間與周期的關(guān)系，根據(jù)限定條件

27、確定k的取值，由波速公式求波速．根據(jù)傳播距離確定波的傳播方向．,(3)波速大小為74 m/s時，波在Δt時間內(nèi)傳播的距離為Δx＝vΔt＝74×0.5 m＝37 m＝(4λ＋5)m所以波向左傳播．【答案】　(1)54 m/s　(2)58 m/s　(3)波向左傳播,一列簡諧橫波沿直線傳播，已知介質(zhì)中a、b兩質(zhì)點平衡位置間的距離為2 m，a、b兩質(zhì)點的振動情況如圖所示，則下列說法中正確的是(　　),變式訓練 5,,解析：由題意可