【優(yōu)化方案】浙江省高考物理總復(fù)習(xí) 第11章第二節(jié) 機(jī)械波課件 大綱人教

第二節(jié)機(jī)械波

課堂互動(dòng)講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練第二節(jié)機(jī)械波基礎(chǔ)知識(shí)梳理基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、機(jī)械波1．機(jī)械波的形成條件(1)有發(fā)生機(jī)械振動(dòng)的______．(2)有傳播_____，如空氣、水等．2．傳播特點(diǎn)(1)傳播振動(dòng)形式、傳遞_____、傳遞信息．(2)質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移．波源介質(zhì)能量垂直相同波源3．波速v、波長(zhǎng)λ和頻率f、周期T的關(guān)系公式：v＝＝λf機(jī)械波的速度大小由_____決定，與機(jī)械波的頻率無關(guān)．三、機(jī)械波的圖象1．圖象：在平面直角坐標(biāo)系中，用橫坐標(biāo)表示介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的_________，用縱坐標(biāo)表示某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的______，連接各位移矢量的末端，得出的曲線即為波的圖象，簡(jiǎn)諧波的圖象是正弦(或余弦)曲線．介質(zhì)平衡位置位移2．物理意義：某一時(shí)刻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)相對(duì)__________的位移．四、波的衍射1．定義：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象．2．發(fā)生明顯衍射的條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)_________，或者_(dá)_______時(shí)，才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．平衡位置相差不多小于波長(zhǎng)五、波的干涉1．波的疊加原理：幾列波相遇時(shí)能保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(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)引起的位移的矢量和．2．波的干涉(1)定義：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)____、某些區(qū)域的振動(dòng)____，這種現(xiàn)象叫波的干涉．加強(qiáng)減弱(2)條件：兩列波的頻率相同．干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，波同時(shí)還可以發(fā)生反射、折射．六、多普勒效應(yīng)由于波源與觀察者互相____或者互相____時(shí)，接收到的波的_____與波源頻率不相等的現(xiàn)象．靠近遠(yuǎn)離頻率課堂互動(dòng)講練一、振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象的比較波的振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象雖然形狀相同，但所研究的對(duì)象、意義、特點(diǎn)等有所不同．所以，要掌握兩者的區(qū)別，及在某些情況下兩者的相互轉(zhuǎn)化．

兩種圖象比較內(nèi)容振動(dòng)圖象波動(dòng)圖象研究對(duì)象某一振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿波傳播方向所有質(zhì)點(diǎn)圖象意義某一質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間變化規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移圖象特點(diǎn)圖象信息(1)周期、振幅(2)各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移(3)速度、加速度的方向(1)波長(zhǎng)、振幅(2)任意一質(zhì)點(diǎn)該時(shí)刻的位移(3)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻加速度的方向圖象變化隨時(shí)間推移圖象延續(xù)，但已有形狀不變隨時(shí)間推移，圖象沿傳播方向平移一個(gè)完整曲線對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo)一個(gè)周期一個(gè)波長(zhǎng)即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，，小試牛刀刀)1.一列沿著x軸正方向傳傳播的橫波波，在t＝0時(shí)刻的波形形如圖11－2－1甲所示．圖圖甲中某質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)動(dòng)圖象如圖圖乙所示．．質(zhì)點(diǎn)N的振幅是______m，振動(dòng)周期期為________s，圖乙表示示質(zhì)點(diǎn)________(從質(zhì)點(diǎn)K、L、M、N中選填)的振動(dòng)圖象象．該波的的波速為________m/s.圖11－2－1解析：從甲、乙圖圖可看出波波長(zhǎng)λ＝2.0m，周期T＝4s，振幅A＝0.8m；乙圖中顯顯示t＝0時(shí)刻該質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)處于平衡衡位置向上上振動(dòng)，甲甲圖波形圖圖中，波向向x軸正方向傳傳播，則L質(zhì)點(diǎn)正在平平衡位置向向上振動(dòng)，，波速v＝λ/T＝0.5m/s.答案：0.84L0.52．質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)動(dòng)方向與波波傳播方向向的互判圖象方法微平移法：沿波的傳播方向?qū)⒉ǖ膱D象進(jìn)行一微小平移，然后由兩條波形曲線來判斷．例如：波沿x軸正向傳播，t時(shí)刻波形曲線如圖中實(shí)線所示．將其沿v的方向移動(dòng)一微小距離Δx，獲得如圖中虛線所示的圖線．可以判定：t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)A振動(dòng)方向向下，質(zhì)點(diǎn)B振動(dòng)方向向上，質(zhì)點(diǎn)C振動(dòng)方向向下．“上、下坡”法沿著波的傳播方向看，上坡的點(diǎn)向下振動(dòng)，下坡的點(diǎn)向上振動(dòng)，即“上坡下、下坡上”．例如：圖中，A點(diǎn)向上振動(dòng)，B點(diǎn)向下振動(dòng)，C點(diǎn)向上振動(dòng)．逆向描跡法逆著波的傳播方向用鉛筆描波形曲線，筆頭向上動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向向上，筆頭向下動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向就向下.3.波的多解性性問題造成波動(dòng)問問題多解的的主要因素素有：(1)周期性①時(shí)間周期期性：時(shí)間間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明明確．②空間周期期性：波傳傳播距離Δx與波長(zhǎng)λ的關(guān)系不明明確．(2)雙向性①傳播方向向雙向性：：波的傳播播方向不確確定．②振動(dòng)方向向雙向性：：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)動(dòng)方向不確確定．(3)波形的隱含含性形成多多值解在波動(dòng)問題題中，往往往只給出完完整波形的的一部分，，或給出幾幾個(gè)特殊點(diǎn)點(diǎn)，而其余余信息均處處于隱含狀狀態(tài)．這樣樣，波形就就有多種情情況，形成成相關(guān)波動(dòng)動(dòng)問題的多多值解．即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，，小試牛刀刀)2.(2010年高考安徽徽理綜卷)一列沿x軸正方向傳傳播的簡(jiǎn)諧諧橫波，某某時(shí)刻的波波形如圖11－2－2所示．P為介質(zhì)中的的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)，從該時(shí)時(shí)刻開始的的一段極短短時(shí)間內(nèi)，，P的速度v和加速度a的大小變化化情況是()A．v變小，a變大B．v變小，a變小C．v變大，a變大D．v變大，a變小圖11－2－2解析：選D.由題圖知波波傳播方向向沿x軸正方向，，根據(jù)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)振動(dòng)方向向與波的傳傳播方向的的關(guān)系可知知質(zhì)點(diǎn)P的速度方向向在該時(shí)刻刻開始的一一段極短時(shí)時(shí)間內(nèi)沿y軸正方向，，即向該質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的平衡衡位置運(yùn)動(dòng)動(dòng)，因此P質(zhì)點(diǎn)速度度增大；；質(zhì)點(diǎn)P做簡(jiǎn)諧運(yùn)運(yùn)動(dòng)，向向平衡位位置運(yùn)動(dòng)動(dòng)，距離離平衡位位置的位位移減小小，所受受回復(fù)力力減小，，因此加加速度a減小，即即v變大，a減小，故故只有選選項(xiàng)D正確．2．現(xiàn)象判判斷法：：若某點(diǎn)點(diǎn)總是波波峰與波波峰(或波谷與與波谷)相遇，則則該點(diǎn)為為加強(qiáng)點(diǎn)點(diǎn)；若總總是波峰峰與波谷谷相遇，，則為減減弱點(diǎn)．．不能認(rèn)認(rèn)為加強(qiáng)強(qiáng)點(diǎn)的位位移永遠(yuǎn)遠(yuǎn)最大，，減弱點(diǎn)點(diǎn)的位移移永遠(yuǎn)最最小．用一條曲曲線將加加強(qiáng)點(diǎn)連連接起來來，這條條曲線上上的點(diǎn)都都是加強(qiáng)強(qiáng)點(diǎn)；把把減弱點(diǎn)點(diǎn)用曲線線連接起起來，曲曲線上的的點(diǎn)都是是減弱點(diǎn)點(diǎn)．加強(qiáng)強(qiáng)點(diǎn)與減減弱點(diǎn)之之間各質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振振幅介于于加強(qiáng)點(diǎn)點(diǎn)與減弱弱點(diǎn)的振振幅之間間．即時(shí)應(yīng)用用(即時(shí)突破破，小試試牛刀)3.(2011年杭州質(zhì)量檢檢測(cè))如圖11－2－3所示表示兩列列相干水波某某時(shí)刻的波峰峰和波谷位置置，實(shí)線表示示波峰，虛線線表示波谷，，相鄰實(shí)線與與虛線間的距距離為0.2m，波速為1m/s，在圖示范圍圍內(nèi)可以認(rèn)為為這兩列波的的振幅均為1cm，C點(diǎn)是相鄰實(shí)線線與虛線間的的中點(diǎn)，則()圖11－2－3A．圖示時(shí)刻A、B兩點(diǎn)的豎直高高度差為2cmB．圖示時(shí)刻C點(diǎn)正處于平衡衡位置且向水水面上運(yùn)動(dòng)C．F點(diǎn)到兩波源的的路程差為零零D．經(jīng)0.1s，A點(diǎn)的位移為零零解析：選BD.圖示時(shí)刻點(diǎn)A、B、D振動(dòng)加強(qiáng)，A、B間高度差hAB＝4A＝4cm，A、D間高度差為零零；圖示時(shí)刻刻點(diǎn)C在水面，根據(jù)據(jù)上下坡法，，點(diǎn)C由水面向上運(yùn)運(yùn)動(dòng)；圖示時(shí)時(shí)刻E、F振動(dòng)減弱，位位移為零，到到兩波源的路路程差為半波波長(zhǎng)的奇數(shù)倍倍；波長(zhǎng)為0.4m，周期為0.4s，經(jīng)過時(shí)間Δt＝0.1s＝0.25T，兩列波的平平衡位置傳到到A點(diǎn)，則位移為為零．2．波源不動(dòng)：：觀察者朝向向波源以某一一速度運(yùn)動(dòng)，，由于相對(duì)速速度增大而使使得單位時(shí)間間內(nèi)通過觀察察者的完全波波的個(gè)數(shù)增多多，接收頻率率增大了．同同理可知，當(dāng)當(dāng)觀察者背離離波源運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)，接收頻率率將減小．3．觀察者不動(dòng)動(dòng)：波源朝向向觀察者以某某一速度運(yùn)動(dòng)動(dòng)，由于波長(zhǎng)長(zhǎng)變短，而使使得單位時(shí)間間內(nèi)通過觀察察者的完全波波的個(gè)數(shù)增多多，接收頻率率亦增大，同同理可知，當(dāng)當(dāng)波源背離觀觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)，接收頻率率將減?。磿r(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小小試牛刀)4.站在火車站臺(tái)臺(tái)上的旅客聽聽到路過火車車?guó)Q笛聲的音音調(diào)(注：音調(diào)由頻頻率決定，頻頻率大時(shí)音調(diào)調(diào)高，頻率小小時(shí)音調(diào)低)變化情況，以以下說法正確確的是()A．當(dāng)火車進(jìn)站站時(shí)，鳴笛聲聲的音調(diào)變低低B．當(dāng)火車進(jìn)站站時(shí)，鳴笛聲聲的音調(diào)變高高C．當(dāng)火車離站站時(shí)，鳴笛聲聲的音調(diào)變低低D．當(dāng)火車離站站時(shí)，鳴笛聲聲的音調(diào)變高高解析：選BC.根據(jù)多多普勒勒效應(yīng)應(yīng)，火火車進(jìn)進(jìn)站時(shí)時(shí)，波波源向向觀察察者靠靠近，，旅客客聽到到的鳴鳴笛聲聲的音音調(diào)變變高；；當(dāng)火火車離離站時(shí)時(shí)，旅旅客聽聽到的的鳴笛笛聲的的音調(diào)調(diào)變低低，故故B、C正確．．經(jīng)典題型探究題型一波的形成和傳播例1(2009年高考考江蘇蘇卷)在t＝0時(shí)刻，，質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)A開始做做簡(jiǎn)諧諧運(yùn)動(dòng)動(dòng)，其其振動(dòng)動(dòng)圖象象如圖圖11－2－4所示．．質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)A振動(dòng)的的周期期是________s；t＝8s時(shí)，質(zhì)質(zhì)點(diǎn)A的運(yùn)動(dòng)動(dòng)沿y軸的__________方向(填“正”或“負(fù)”)；質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)B在波的的傳播播方向向上與與A相距16m，已知知波的的傳播播速度度為2m/s，在t＝9s時(shí)，質(zhì)質(zhì)點(diǎn)B偏離平平衡位位置的的位移移是________cm.圖11－2－4【思路點(diǎn)點(diǎn)撥】振動(dòng)周周期由由圖象象可直直接得得出，，經(jīng)過過Δt時(shí)間后后A、B兩質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)的振振動(dòng)情情況需需要根根據(jù)波波的傳傳播規(guī)規(guī)律及及波的的周期期性來來判斷斷．【答案】4正10(2009年高考考福建建理綜綜卷)圖11－2－5甲為一一列簡(jiǎn)簡(jiǎn)諧橫橫波在在t＝0.10s時(shí)刻的的波形形圖，，P是平衡衡位置置為x＝1m處的質(zhì)質(zhì)點(diǎn)，，Q是平衡衡位置置為x＝4m處的質(zhì)質(zhì)點(diǎn)，，圖乙乙為質(zhì)質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)動(dòng)圖象象，則則()題型二波動(dòng)圖象和振動(dòng)圖象的綜合問題例2圖11－2－5A．t＝0.15s時(shí)，質(zhì)質(zhì)點(diǎn)Q的加速速度達(dá)達(dá)到正正向最最大B．t＝0.15s時(shí)，質(zhì)質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)動(dòng)方向向沿y軸負(fù)方方向C．從t＝0.10s到t＝0.25s，該波波沿x軸正方方向傳傳播了了6mD．從t＝0.10s到t＝0.25s，質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)P通過的的路程程為30cm【解析】由質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)Q的振動(dòng)動(dòng)圖象象可知知，t＝0.15s時(shí)，Q正處于于最低低點(diǎn)，，加速速度達(dá)達(dá)到正正向最最大，，選項(xiàng)項(xiàng)A對(duì)；t＝0.10s時(shí)，Q正處于于平衡衡位置置向下下運(yùn)動(dòng)動(dòng)，故故波是是向左左傳播播的，，所以以t＝0.15s時(shí)，質(zhì)質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)方方向沿沿y軸負(fù)方方向，，選項(xiàng)項(xiàng)B對(duì)；【答案】AB(2010年高高考考四四川川卷卷改改編編題題)一列列簡(jiǎn)簡(jiǎn)諧諧橫橫波波沿沿直直線線由由A向B傳播播，，A、B相距距0.45m，如如圖圖11－2－6是A處質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)的的振振動(dòng)動(dòng)圖圖象象．．當(dāng)當(dāng)A處質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)到到波波峰峰位位置置時(shí)時(shí)，，B處質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)剛剛好好到到達(dá)達(dá)