（人教通用版）2020高考物理 第14章 第2講 機(jī)械波課件.ppt

機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對(duì)論,第十四章,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。 (3)一個(gè)周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng)，通過(guò)的路程為_(kāi)，位移為零。,知識(shí)點(diǎn)1,機(jī)械波,形式,能量,遷移,波源的,4A,3機(jī)械波的分類(lèi) (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_。,垂直,波峰,波谷,同一直線(xiàn),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_，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(kāi)_的位移。 (3)圖象,知識(shí)點(diǎn)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(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的_。 確定某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)加速度和速度的_，并能比較大小。 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_。,振幅A,波長(zhǎng),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)：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 v_；v_。,相同,介質(zhì),振動(dòng)頻率,f,1波的疊加： 觀(guān)察兩列波的疊加過(guò)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_。,知識(shí)點(diǎn)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(guò)障礙物,3多普勒效應(yīng)： (1)定義：由于波源和觀(guān)察者之間有_，使觀(guān)察者感受到波的頻率_的現(xiàn)象。 (2)實(shí)質(zhì)：聲源頻率_，觀(guān)察者接收到的頻率_。 (3)規(guī)律： 波源與觀(guān)察者如果相互靠近，觀(guān)察者接收到的_； 波源與觀(guān)察者如果相互遠(yuǎn)離，觀(guān)察者接收到的_； 波源和觀(guān)察者如果相對(duì)靜止，觀(guān)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,思維診斷： (1)在水平方向傳播的波為橫波。() (2)在機(jī)械波中各質(zhì)點(diǎn)不隨波的傳播而遷移。() (3)通過(guò)波的圖象可以找出任一質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻的位移。() (4)機(jī)械波在傳播過(guò)程中，各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期、起振方向都相同。() (5)機(jī)械波在一個(gè)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(diǎn)振動(dòng)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(shuō)明波源的頻率發(fā)生變化。(), ,1(2018上海黃浦區(qū)一模)聲波能繞過(guò)某一建筑物而傳播，這是因?yàn)槁暡?) A是縱波B是機(jī)械波 C發(fā)生了衍射現(xiàn)象 D穿透力強(qiáng) 解析聲波能繞過(guò)某一建筑物傳播是因?yàn)榘l(fā)生了衍射，說(shuō)明聲波波長(zhǎng)較長(zhǎng)。聲波雖是縱波，但繞過(guò)障礙物的現(xiàn)象不能說(shuō)明聲波是縱波，C正確，A、B、D錯(cuò)誤。,C,ACD,解析共振是受迫振動(dòng)，外加頻率和固有頻率接近時(shí)，振幅增大的一種現(xiàn)象，A正確；機(jī)械波傳播過(guò)程，能量隨波的傳播而傳播；由介質(zhì)中單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的速度變化可得到其能量隨振動(dòng)做周期性變化，B錯(cuò)誤；波的衍射現(xiàn)象發(fā)生在障礙物的尺寸與波長(zhǎng)接近時(shí)，當(dāng)障礙物的尺寸比波長(zhǎng)大很多時(shí)，觀(guān)測(cè)到的是直線(xiàn)傳播，C正確；觀(guān)察者在圓心不動(dòng)，那么，觀(guān)察者和聲源的距離不變，故觀(guān)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(jī)械波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率不變，但是傳播速度不同，故波長(zhǎng)不同，E錯(cuò)誤。,3(多選)如圖所示，列車(chē)上安裝一個(gè)聲源，發(fā)出一定頻率的樂(lè)音。當(dāng)列車(chē)與觀(guān)察者都靜止時(shí)，觀(guān)察者記住了這個(gè)樂(lè)音的音調(diào)。在以下情況中，觀(guān)察者聽(tīng)到這個(gè)樂(lè)音的音調(diào)比原來(lái)降低的是( ) A觀(guān)察者靜止，列車(chē)向他駛來(lái) B觀(guān)察者靜止，列車(chē)離他駛?cè)?C列車(chē)靜止，觀(guān)察者靠近列車(chē) D列車(chē)靜止，觀(guān)察者遠(yuǎn)離列車(chē) 解析根據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)觀(guān)察者與聲源相互靠近時(shí)，觀(guān)察者接收到的頻率大于聲源發(fā)出的頻率；當(dāng)觀(guān)察者與聲源相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀(guān)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。,BD,4(2018安徽宿州質(zhì)檢)(多選)一列橫波沿x軸傳播，某時(shí)刻的波形如圖所示，質(zhì)點(diǎn)A的平衡位置與坐標(biāo)原點(diǎn)O相距0.4m，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)A沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)0.1s第一次達(dá)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(zhǎng)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(diǎn)A走過(guò)的路程為0.3m,ABD,核心考點(diǎn)突破,考點(diǎn)一,機(jī)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(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，在t0時(shí)刻波傳播到平衡位置位于x5m處的質(zhì)點(diǎn)B，平衡位置位于x1m處的質(zhì)點(diǎn)A在t0.9s時(shí)第三次出現(xiàn)波峰，關(guān)于該簡(jiǎn)諧波，下列說(shuō)法正確的是() A波長(zhǎng)為5m B波速為10m/s C頻率為2.5Hz D從t0到t0.9s的過(guò)程中，質(zhì)點(diǎn)A的路程為0.4m Et0.6s時(shí)，平衡位置位于x6m的質(zhì)點(diǎn)C第二次位于波峰,例 1,BCE,(2018吉林長(zhǎng)春外國(guó)語(yǔ)學(xué)校模擬)(多選)如圖所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，從波傳到x5m的M點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，已知P點(diǎn)相繼出現(xiàn)兩個(gè)波峰的時(shí)間間隔為0.4s，下面說(shuō)法中正確的是() A這列波的波長(zhǎng)是4m B這列波的傳播速度是10m/s C質(zhì)點(diǎn)Q(x9m)經(jīng)過(guò)0.5s才第一次到達(dá)波峰 DM點(diǎn)以后各質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的方向都是沿y軸負(fù)方向 E如圖所示的P點(diǎn)振動(dòng)的方向是沿y軸正方向,類(lèi)題演練 1 ,ABD,兩種圖象的比較,考點(diǎn)二,波動(dòng)圖象與振動(dòng)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(jiǎn)諧波在t0時(shí)刻的圖象，圖乙所示為x4m處的質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)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(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，波中A、B兩質(zhì)點(diǎn)在平衡位置間的距離為0.5m，且小于一個(gè)波長(zhǎng)，如圖甲所示，A、B兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖象如圖乙所示。由此可知(),類(lèi)題演練 2 ,ACE,A波中質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)的路程為8cm B該列波的波長(zhǎng)為4m C該列波的波速為0.5m/s Dt1.5s時(shí)A、B兩質(zhì)點(diǎn)的位移相同 Et1.5s時(shí)A、B兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度方向相同,1造成波動(dòng)問(wèn)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：波傳播距離x與波長(zhǎng)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。,考點(diǎn)三,波的多解問(wèn)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(kāi)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，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(wèn)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(wèn)題的多解性。,2解決波的多解問(wèn)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(mǎn)足條件的關(guān)系t或x，若此關(guān)系為時(shí)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(shí)線(xiàn)是某時(shí)刻的波形圖象，虛線(xiàn)是經(jīng)過(guò)0.2s時(shí)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(gè)周期時(shí)，求傳播的距離、周期、波速。,例 3,方法技巧： 波的多解問(wèn)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(zhǎng)整數(shù)倍的多個(gè)不同質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況完全相同，它們之間的距離為波長(zhǎng)的整數(shù)倍。(2)波的時(shí)間周期性。由波的特性可知，波在tnT時(shí)間內(nèi)，向外傳播xn的距離，所以經(jīng)過(guò)整數(shù)倍周期時(shí)，其波形圖線(xiàn)完全相同。(3)波的雙向性。若題中沒(méi)有已知波的傳播方向，并也無(wú)法由題意確定波的傳播方向，則在解題時(shí)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(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，t0時(shí)刻波形圖如圖中的實(shí)線(xiàn)所示，此時(shí)波剛好傳到了P點(diǎn)，t0.6s時(shí)刻的波形圖如圖中的虛線(xiàn)所示，a、b、c、P、Q是介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)，則以下說(shuō)法正確的是(),類(lèi)題演練 3 ,ABD,波的干涉中振動(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?xún)刹ㄔ礊橹行南蛲廨椛涞倪B線(xiàn)，形成加強(qiáng)線(xiàn)和減弱線(xiàn)，兩種線(xiàn)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。,考點(diǎn)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(shí)線(xiàn)和虛線(xiàn)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(diǎn)，下列說(shuō)法中正確的是() A該時(shí)刻位于O處的質(zhì)點(diǎn)正處于平衡位置 BP、N兩處的質(zhì)點(diǎn)始終處在平衡位置 C隨著時(shí)間的推移，M處的質(zhì)點(diǎn)將遷移至O點(diǎn) D從該時(shí)刻起，經(jīng)過(guò)四分之一周期，M處的質(zhì)點(diǎn)到達(dá)平衡位置 EO、M連線(xiàn)的中點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)，其振幅為2A,BDE,解析由圖可知O點(diǎn)是波谷和波谷疊加，該點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，疊加后此刻正處于波谷，故A錯(cuò)誤；P、N兩點(diǎn)是波谷和波峰疊加，是振動(dòng)減弱點(diǎn)，疊加后位移始終為零，即處于平衡位置，故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，故C錯(cuò)誤；該時(shí)刻M點(diǎn)處于波峰，經(jīng)過(guò)四分之一周期，M處的質(zhì)點(diǎn)到達(dá)平衡位置，故D正確；O、M連線(xiàn)的中點(diǎn)也是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)，其振幅與O、M點(diǎn)一樣，為2A，故E正確。,易錯(cuò)分析： 對(duì)機(jī)械波形成穩(wěn)定干涉條件不理解 此類(lèi)問(wèn)題常見(jiàn)的錯(cuò)誤往往是不理解振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)位移為何可以為零，振動(dòng)減弱點(diǎn)的位移為何總是為零(假設(shè)兩相干波的振幅相等)。當(dāng)波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，兩列波相遇處振動(dòng)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(shí)刻再經(jīng)過(guò)四分之一周期，兩列波均到達(dá)各自的平衡位置，振動(dòng)依舊是加強(qiáng)的，位移矢量疊加后為零，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移隨時(shí)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(duì)于兩列波形成的穩(wěn)定的干涉圖樣來(lái)說(shuō)，振動(dòng)減弱點(diǎn)，兩列波相遇處振動(dòng)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(shuō)法正確的是() A當(dāng)障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)大或差不多時(shí)，才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 B鳴笛的汽車(chē)向你駛來(lái)時(shí)聽(tīng)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(dòng)加強(qiáng)點(diǎn) D增大單擺的擺長(zhǎng)，單擺擺動(dòng)的頻率將減小 E彈簧振子的振幅減小，其振動(dòng)頻率將保持不變,類(lèi)題演練 4 ,CDE,2年高考模擬,1(2018全國(guó)卷，34(1)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，在t0和t0.20s時(shí)的波形分別如圖中實(shí)線(xiàn)和虛線(xiàn)所示。已知該波的周期T0.20s。下列說(shuō)法正確的是() A波速為0.40m/s B波長(zhǎng)為0.08m Cx0.08m的質(zhì)點(diǎn)在t0.70s時(shí)位于波谷 Dx0.08m的質(zhì)點(diǎn)在t0.12s時(shí)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(zhǎng)為0.32m,ACE,2(2018北京理綜，16)如圖所示，一列簡(jiǎn)諧橫波向右傳播，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置相距0.15m。當(dāng)P運(yùn)動(dòng)到上方最大位移處時(shí)，Q剛好運(yùn)動(dòng)到下方最大位移處，則這列波的波長(zhǎng)可能是() A0.60mB0.30m C0.20mD0.15m,B,365,答案()18cm/s沿x軸負(fù)方向傳播()9cm,