【驕子之路】2016屆高考物理一輪復(fù)習(xí)-12.2機(jī)械波課件

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

2、質(zhì)質(zhì)點(diǎn)并不隨波 ．(2)機(jī)械波傳播的是 、能量和信息．(3)機(jī)械波的頻率由波源決定，而傳播速度由 決定．,振動(dòng),遷移,振動(dòng)形式,介質(zhì),4．波長、頻率和波速(1)波長：在波動(dòng)中，振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè) 質(zhì)點(diǎn)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(gè) (或 )之間的距離等于波

3、長．②縱波中，相鄰兩個(gè) (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(yùn)動(dòng)和簡諧波的說法，正確的是(　　)A．媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期一定和相應(yīng)的波的周期相等B．媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度一定和相應(yīng)的波的波速相等C．波的傳播方向一定和媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方向一致D．橫波的波峰與波谷在振動(dòng)方向上的距離一定是質(zhì)點(diǎn)振幅的兩倍,解析：波傳播過程中每

4、個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在前面質(zhì)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)，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(gè)常量；質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度隨質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)所處位置不斷變化，B、C錯(cuò)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(dòng)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(diǎn)自清]1．坐標(biāo)軸x軸：各質(zhì)點(diǎn) 的連線．y軸：沿質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向，表示質(zhì)點(diǎn)的 ．2．物理意義：

5、表示介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)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(shí)刻的波形圖如圖所示，a、b、c為三個(gè)質(zhì)點(diǎn)，a正向上運(yùn)動(dòng)．由此可知(　　)A．該波沿x軸正方向傳播B．c正向上運(yùn)動(dòng)C．該時(shí)刻以后，b比c先到達(dá)平衡位置D．該時(shí)刻以后，b比c先到達(dá)離平衡位置、最遠(yuǎn)處,

6、,解析：由于a質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，波向x軸正方向傳播，選項(xiàng)A正確，此時(shí)b質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，c質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，b比c先回到平衡位置，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；c向下運(yùn)動(dòng)，所以c質(zhì)點(diǎn)比b質(zhì)點(diǎn)先到達(dá)最大位移處，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：AC,三、波的特有現(xiàn)象[考點(diǎn)自清]1．機(jī)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(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)始終 ，振動(dòng)減弱點(diǎn)始終 ．波峰和波峰疊加得到振動(dòng) 點(diǎn)，波谷和波谷疊加也得到振動(dòng) 點(diǎn)，波峰和波谷疊加得到振動(dòng) 點(diǎn)．2．多普勒效應(yīng)：波源 運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者觀察到的頻

8、率高于或低于波的實(shí)際頻率的現(xiàn)象．,相同,加強(qiáng),減弱,加強(qiáng),加強(qiáng),減弱,相對觀察者,[基礎(chǔ)自測]3．下面哪些應(yīng)用是利用了多普勒效應(yīng)(　　)A．利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠(yuǎn)天體相對于地球的運(yùn)動(dòng)速度B．交通警察向行進(jìn)中的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波，波被運(yùn)動(dòng)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(jìn)行交通管理C．鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運(yùn)動(dòng)情況D．有經(jīng)驗(yàn)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(yuǎn)去,解析：由于天體相對地球在運(yùn)動(dòng)，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(xiàng)A正確；同理可知B、D選項(xiàng)正確；鐵路工人用耳貼在鐵軌上判斷火車的運(yùn)動(dòng)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(xiàng)C錯(cuò)誤．答案：ABD,,考點(diǎn)深析 拓展延伸 詳講精練,考點(diǎn)探究講練,1．機(jī)械波的特點(diǎn)及各物理量之間的關(guān)系(1)介質(zhì)依存性：機(jī)械波離不開介質(zhì)．(2)能量信息性：機(jī)械波傳播的是振動(dòng)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(diǎn)只在各自平衡位置附近振動(dòng)，并不隨波遷移．,(4)時(shí)空重復(fù)性：機(jī)械波傳播時(shí)，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)不斷地重復(fù)著振源的振動(dòng)形式．(5)周期、頻率同源性：介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)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(diǎn)開始振動(dòng)的方向與振源開始振動(dòng)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(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)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(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移情況．,3．波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判方法已知質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向可判斷波的傳播方向，或已知波的傳播方向和某時(shí)刻的圖象可判斷介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，常用的方法如下：,,,,,,,,(2013年新課標(biāo)全國卷Ⅰ)如圖，a，b，c，d是均勻媒介中x軸上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)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(shí)刻到達(dá)質(zhì)點(diǎn)a處，質(zhì)點(diǎn)a由平衡位置開始豎直向下運(yùn)動(dòng)，t＝3 s時(shí)a第一次到達(dá)最高點(diǎn)．下列說法正確的是(　　),例 1,,A．在t＝6 s時(shí)刻波恰好傳到質(zhì)點(diǎn)d處B．在t＝5 s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)c恰好到達(dá)最高點(diǎn)C．質(zhì)點(diǎn)b開始振動(dòng)后，其振動(dòng)周期為4 sD．在4 s＜t＜6 s的時(shí)間間隔內(nèi)質(zhì)點(diǎn)c向上運(yùn)動(dòng)E．當(dāng)質(zhì)點(diǎn)d向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)b一定向上運(yùn)動(dòng),【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(gè)質(zhì)點(diǎn)，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(shí)刻到達(dá)質(zhì)點(diǎn)a，質(zhì)點(diǎn)a開始由平衡位置向下運(yùn)動(dòng)，t＝3 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)a第一次到達(dá)最高點(diǎn)，下列說法正確的是(　　),變式訓(xùn)練 1,,A．質(zhì)點(diǎn)d開始振動(dòng)后的振動(dòng)周期為4 sB．t＝4 s時(shí)刻波恰好傳到質(zhì)點(diǎn)eC．t＝5 s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)b到達(dá)最高點(diǎn)D．在3 s＜t＜4 s這段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)c速度方向向上E．在前6 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)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(jī)械橫波，波速為4 m/s.某時(shí)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(shí)x＝4 m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)D．此時(shí)x＝4 m處質(zhì)點(diǎn)的加速度為0【思路指導(dǎo)】　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(diǎn)的振動(dòng)方向，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)都在做簡諧運(yùn)動(dòng)，滿足做簡諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)．,【答案】

15、　D,如圖所示是一列簡諧橫波在t＝0時(shí)的波形圖，若波的傳播速度為2 m/s，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P向上振動(dòng)．下列說法正確的是(　　),變式訓(xùn)練 2,,A．質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)周期為0.25 sB．經(jīng)過任意時(shí)間，質(zhì)點(diǎn)Q和P的振動(dòng)情況總是相同的C．經(jīng)過Δt＝0.4 s，質(zhì)點(diǎn)P向右移動(dòng)0.8 mD．經(jīng)過Δt＝0.4 s，質(zhì)點(diǎn)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(xiàng)A錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)Q和P間的距離剛好是1個(gè)波長，所以它們的振動(dòng)情況總是相同的，選項(xiàng)B正確；在機(jī)械波的傳播過程中，各質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移，而是在自己的平衡位置附近振動(dòng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；經(jīng)過Δt＝0.4 s＝2T，質(zhì)點(diǎn)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(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：B,1．振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象的比較振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象雖然形狀相同，但所研究的對象、意義、特點(diǎn)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(diǎn)在某時(shí)刻的位移，振動(dòng)圖象表示某質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間的變化規(guī)律．(2)區(qū)分波的圖象和振動(dòng)圖象關(guān)鍵是看橫軸表示位移x還是時(shí)間t，如果是位移x則為波的圖象，如果是時(shí)間t，則為振動(dòng)圖象．,2．由t時(shí)刻波形圖畫t＋Δt時(shí)刻的波形圖(1)平移法：先算出經(jīng)Δt時(shí)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(dāng)Δx＞λ，即Δx＝nλ＋

18、x時(shí)，可采取去整(nλ)留零(x)的方法只需平移x即可．(2)特殊點(diǎn)法：在波形上找特殊點(diǎn)，如過平衡位置的點(diǎn)、與它相鄰的波峰和波谷，判斷出這些點(diǎn)經(jīng)過Δt后的位置，畫出相應(yīng)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(shí)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(diǎn)的振動(dòng)圖象，P是平衡位置為x＝2 m的質(zhì)點(diǎn)．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(shí)間內(nèi)，P運(yùn)動(dòng)的路程為8 cmD．0～2 s時(shí)間內(nèi)，P向y軸正方向運(yùn)動(dòng)E．當(dāng)t＝7 s時(shí)，P恰好回到平衡位置【思路指導(dǎo)】　由振動(dòng)圖象判斷t＝2 s時(shí)x＝1.5 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)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(diǎn)P在0～2 s時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況，確定t＝7 s時(shí)P質(zhì)點(diǎn)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(shí)的波形圖，已知c位置的質(zhì)點(diǎn)比a位置的晚0.5 s起振，則圖乙所示振動(dòng)圖象對應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)可能位于(　　)A．a(chǎn)＜x＜b　　　　　B．b＜x＜cC．c＜x＜d D．d＜x＜e,變式訓(xùn)練 3,,,由振動(dòng)圖象可知t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位于x軸上方且正在沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)的范圍應(yīng)為0＜x＜a或d＜x＜e，故選項(xiàng)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(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)

21、的比較,(2)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷方法①圖樣法：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．,3．對多普勒效應(yīng)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(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＝0.1

22、sin(20πt) m，介質(zhì)中P點(diǎn)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(diǎn)的振動(dòng)________(填“加強(qiáng)”或“減弱”)．,【答案】　(1)1 m　(2)加強(qiáng),利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖a、b所示，則(　　),變式訓(xùn)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(shí)驗(yàn)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(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱區(qū)域，是波的干涉現(xiàn)象．答案：D,,思想方法 技巧運(yùn)用 提升素養(yǎng),學(xué)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(diǎn)振動(dòng)情況完全相同，因此在同一

24、波形圖上，某一振動(dòng)狀態(tài)(位移、速度等)會不斷地重復(fù)出現(xiàn)，這就是波的空間周期性．,②波的時(shí)間周期性由于經(jīng)過周期整數(shù)倍的時(shí)間(即t′＝t＋nT)各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況(位移、速度、加速度等)與它在t時(shí)刻的振動(dòng)情況完全相同，因此t時(shí)刻的波形在t′＝t＋nT時(shí)刻必然重復(fù)出現(xiàn)，這就是波的時(shí)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(dòng)方向雙向性：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定．如：質(zhì)點(diǎn)達(dá)到最大位移處，則有正向最大位移和負(fù)向最大位移兩種

25、可能．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．只告訴波速而不指明波的傳播方向，應(yīng)考慮沿兩個(gè)方向傳播的可能．,只給出兩時(shí)刻的波形，則有多次重復(fù)出現(xiàn)的可能等．解決此類問題時(shí)，往往采用從特殊到一般的思維方法，即找到一個(gè)周期內(nèi)滿足條件的特例，在此基礎(chǔ)上，如知時(shí)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(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

26、隱含狀態(tài)．這樣，波形就有多種情況，形成相關(guān)波動(dòng)問題的多解性．,,如圖所示實(shí)線是一列簡諧橫波在t1＝0時(shí)刻的波形，虛線是這列波在t2＝0.5 s時(shí)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(dǎo)】　根據(jù)波的傳播方向，寫出傳播距離與波長的關(guān)系，進(jìn)而確定傳播時(shí)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(shí)，波在Δt時(shí)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(diǎn)平衡位置間的距離為2 m，a、b兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況如圖所示，則下列說法中正確的是(　　),變式訓(xùn)練 5,,解析：由題意可