高考物理總復(fù)習(xí)-選3-4-第2講-機(jī)械波課件

溫故自查1．機(jī)械波的產(chǎn)生(1)定義：機(jī)械振動(dòng)在

中的傳播過程，叫做機(jī)械波．(2)產(chǎn)生條件：

(3)產(chǎn)生過程：沿波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都受它前一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的帶動(dòng)而做

振動(dòng)，對簡諧波而言各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的

都相同，各質(zhì)點(diǎn)只在自己的

附近振動(dòng)．介質(zhì)波源和介質(zhì)．受迫振幅和周期平衡位置2．波的分類(1)橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與

垂直，突起部分叫波峰，

部分叫波谷．(2)縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在

，質(zhì)點(diǎn)分布密的叫

，質(zhì)點(diǎn)分布疏的叫

3．描述機(jī)械波的物理量(1)波長λ：兩個(gè)相鄰的、在振動(dòng)過程中對平衡位置的位移

的質(zhì)點(diǎn)間的距離叫波長．傳播方向凹陷一條直線上密部疏部．總是相等在橫波中，兩個(gè)相鄰的

(或波谷)間的距離等于波長．在縱波中，兩個(gè)相鄰的

(或疏部)間的距離等于波長．在一個(gè)周期內(nèi)機(jī)械波傳播的距離等于

(2)頻率f：波的頻率由

決定，在傳播過程中，只要波源的振動(dòng)頻率一定，則無論在什么介質(zhì)中傳播，波的頻率都

波峰密部波長．波源不變．(3)波速v：單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)向外傳播的距離，即

v＝波速與波長和頻率的關(guān)系：

，波速的大小由

決定．考點(diǎn)精析1．機(jī)械波的特點(diǎn)(1)介質(zhì)依存性：機(jī)械波離不開介質(zhì)，真空中不能傳播機(jī)械波．(2)能量信息性：機(jī)械波傳播的是振動(dòng)的形式，因此機(jī)械波可以傳遞能量、傳遞信息．v＝λf介質(zhì)(3)傳播不移性：在波的傳播方向上，各質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近振動(dòng)，并不隨波定向遷移．(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，雖然距波源由近及遠(yuǎn)振動(dòng)依次落后，但振動(dòng)快慢完全一致，具有時(shí)間上的重復(fù)性——周期；而介質(zhì)中的不同位置處的一些特定質(zhì)點(diǎn)具有完全相同“步調(diào)”的振動(dòng)形式，這些相鄰的特定質(zhì)點(diǎn)形成波的空間上的重復(fù)性——波長．(5)周期、頻率同源性：介質(zhì)(包括在不同介質(zhì))中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期和頻率都等于振源的振動(dòng)周期和頻率，而且在傳播過程中保持穩(wěn)定．(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．2．對波長、波速及頻率概念的理解(1)對波長的理解①在波的傳播方向上，兩個(gè)相鄰的振動(dòng)步調(diào)總相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離．②質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周期，波傳播的距離．③在橫波中，兩個(gè)相鄰的波峰或波谷之間的距離．④在縱波中，兩個(gè)相鄰的密部或疏部之間的距離．⑤在簡諧橫波波形圖線中，一個(gè)完整的正弦曲線在橫軸所截取的距離．⑥波長反映了機(jī)械波在傳播過程中的空間周期性．(2)對波速的理解①機(jī)械波在均勻介質(zhì)中勻速傳播，波速就是指波在介質(zhì)中的傳播速度．②同一類機(jī)械波在同一種均勻介質(zhì)中的傳播速度是一個(gè)定值，波速的大小完全由介質(zhì)來決定，和波的頻率無關(guān)．③注意區(qū)別：波的傳播速度與波源的振動(dòng)速度是兩個(gè)不同的概念．④縱波和橫波的傳播速度是不同的．(3)對頻率的理解①在波的傳播方向上，介質(zhì)各質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動(dòng)，其振動(dòng)是由振源的振動(dòng)引起的，故各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率都等于振源的振動(dòng)頻率．②當(dāng)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，波的頻率不變.溫故自查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，簡諧波的圖象是

(或余弦)曲線．2．物理意義：某一時(shí)刻介質(zhì)中

相對平衡位置的位移．平衡位置位移正弦各質(zhì)點(diǎn)考點(diǎn)精析振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象的比較振動(dòng)圖象波動(dòng)圖象研究對象一振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿波傳播方向所有質(zhì)點(diǎn)研究內(nèi)容一質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間變化規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律圖象振動(dòng)圖象波動(dòng)圖象物理意義表示一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移圖象變化隨時(shí)間推移圖象延續(xù)，但已有形態(tài)不變隨時(shí)間推移，圖象沿傳播方向平移一完整曲線占橫坐標(biāo)距離表示一個(gè)周期表示一個(gè)波長形狀正弦函數(shù)或余弦函數(shù)的圖象溫故自查1．波的干涉(1)產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：頻率相同的兩列同性質(zhì)的波相遇．(2)現(xiàn)象：兩列波相遇時(shí)，某些區(qū)域振動(dòng)總是

，某些區(qū)域振動(dòng)總是

，且加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)互相間隔．(3)對兩個(gè)完全相同的波源產(chǎn)生的干涉來說，凡到兩波源的路程差為一個(gè)波長

時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)；凡到兩波源的路程差為半個(gè)波長的

時(shí)，振動(dòng)減弱．加強(qiáng)減弱整數(shù)倍奇數(shù)倍2．波的衍射(1)產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔(縫)的尺寸跟波長

，或者比波長 。(2)現(xiàn)象：波繞過障礙物繼續(xù)傳播．考點(diǎn)精析1．波的疊加遵循什么規(guī)律？兩列波在空間相遇與分離時(shí)都保持其原來的特性(如f、A、λ、振動(dòng)方向)沿原來方向傳播，而不相干擾，在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與兩個(gè)振動(dòng)，其振動(dòng)位移等于這兩列波分別引起的位移的矢量和．差不多更?。?．關(guān)于加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的位移與振幅的理解(1)加強(qiáng)處和減弱處都是兩列波引起的位移的矢量和，質(zhì)點(diǎn)的位移都隨時(shí)間變化，各質(zhì)點(diǎn)仍圍繞平衡位置振動(dòng)，與振源振動(dòng)周期相同．(2)加強(qiáng)處振幅大，等于兩列波的振幅之和，即A＝A1＋A2，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)能量大，并且始終最大，減弱處振幅小，等于兩列波的振幅之差，即A＝|A1－A2|，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)能量小，并且始終最小，若A1＝A2，則減弱處不振動(dòng)．(3)加強(qiáng)點(diǎn)的位移變化范圍：－|A1＋A2|～|A1＋A2|，減弱點(diǎn)位移變化范圍：－|A1－A2|～|A1－A2|.溫故自查1．聲波(1)空氣中的聲波是

(2)能夠引起人耳感覺的聲波頻率范圍是：

.(3)能夠把回聲與原聲區(qū)分開來的最小時(shí)間間隔為

.縱波．20～20000Hz0.1s2．次聲波和超聲波(1)次聲波：頻率低于

的聲波．地震、臺(tái)風(fēng)、核爆炸、火箭發(fā)射、海嘯等過程均產(chǎn)生次聲波．(2)超聲波：①概念：頻率高于20000Hz的聲波．②特點(diǎn)：

，穿透能力強(qiáng)．③應(yīng)用：水中測位，金屬

，用于診斷、臨床治療等．20Hz方向性好探傷考點(diǎn)精析1．聲波的反射(1)入射波與反射波的方向關(guān)系①入射角：入射波與平面法線的夾角．反射角：反射波與平面法線的夾角．②在波的反射中，反射角等于入射角；反射波的波長、頻率和波速都跟入射波的相同．(2)特例：夏日轟鳴不絕的雷聲；在空房子里說話聽到聲音更響．2．聲波能發(fā)生干涉、衍射等現(xiàn)象，聲音的共振現(xiàn)象稱為聲音的共鳴．命題規(guī)律根據(jù)波的形成及傳播特點(diǎn)判斷某一時(shí)刻的波形或某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況．[考例1](2010·浙江理綜)在O點(diǎn)有一波源，t＝0時(shí)刻開始向上振動(dòng)，形成向右傳播的一列橫波．t1＝4s時(shí)，距離O點(diǎn)為3m的A點(diǎn)第一次達(dá)到波峰；t2＝7s時(shí)，距離O點(diǎn)為4m的B點(diǎn)第一次達(dá)到波谷，則以下說法正確的是()A．該橫波的波長為2mB．該橫波的周期為4sC．該橫波的波速為1m/sD．距離O點(diǎn)為3m的質(zhì)點(diǎn)第一次開始向上振動(dòng)的時(shí)刻為6s末[答案]BC(2010·安徽理綜)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，某時(shí)刻的波形如圖所示．P為介質(zhì)中的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，從該時(shí)刻開始的一段極短時(shí)間內(nèi)，P的速度v和加速度a的大小變化情況是 ()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[答案]D[解析]本題考查波動(dòng)與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向之間的關(guān)系，突破點(diǎn)是在波傳播過程中，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)圍繞各自的平衡位置振動(dòng)．由圖知波傳播方向沿x軸正方向，根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系可知P質(zhì)點(diǎn)的速度方向在該時(shí)刻開始的一段極短時(shí)間內(nèi)沿y軸正方向，即向該質(zhì)點(diǎn)的平衡位置運(yùn)動(dòng)，因此P質(zhì)點(diǎn)速度增大；質(zhì)點(diǎn)P做簡諧運(yùn)動(dòng)，向平衡位置運(yùn)動(dòng)，離開平衡位置的位移減小，所受回復(fù)力減小，因此加速度a減小，即v變大，a減小，故只有選項(xiàng)D正確．命題規(guī)律根據(jù)所給波形，利用波的周期性和雙向性確定波長、周期、波速和傳播方向．[考例2]如圖所示，一根張緊的水平彈性長繩上的a、b兩點(diǎn)，相距14.0m，b點(diǎn)在a點(diǎn)的右方．當(dāng)一列簡諧橫波沿此繩向右傳播時(shí)，若a點(diǎn)的位移達(dá)到正極大時(shí)，b點(diǎn)的位移恰為零，且向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過1.00s后，a點(diǎn)的位移為零，且向下運(yùn)動(dòng)，而b點(diǎn)的位移恰好達(dá)到負(fù)極大，則這列簡諧橫波的波速可能等于 ()A．14.0m/s B．10.0m/sC．6.00m/s D．4.67m/s[答案]BD[總結(jié)評述]波在傳播過程中，空間的周期性體現(xiàn)在波形的重復(fù)性，可以從波長著手來描述．時(shí)間的周期性體現(xiàn)在振動(dòng)的重復(fù)性，可以從周期著手來描述，解答時(shí)要善于抓住實(shí)質(zhì)，熟悉描述周期性的方法，提高分析和解決問題的能力．(2010·四川理綜)一列簡諧橫波沿直線由A向B傳播，A、B相距0.45m，右圖是A處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象．當(dāng)A處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到波峰位置時(shí)，B處質(zhì)點(diǎn)剛好到達(dá)平衡位置且向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，這列波的波速可能是 ()A．4.5m/s B．3.0m/sC．1.5m/s D．0.7m/s[答案]A命題規(guī)律(1)根據(jù)振動(dòng)圖象，判斷波的傳播方向．(2)根據(jù)振動(dòng)圖象，判斷波動(dòng)圖象中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況．(3)根據(jù)波的傳播情況，判斷某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況．[考例3](2010·全國Ⅱ理綜)一簡諧橫波以4m/s的波速沿x軸正方向傳播．已知t＝0時(shí)的波形如圖所示，則()[答案]ABA．a(chǎn)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象B．b處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象C．c處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象D．d處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象[答案]B命題規(guī)律考查波的疊加原理、波的獨(dú)立性傳播原理、波的干涉、衍射產(chǎn)生的條件．[考例4]如圖所示表示兩列相干水波某時(shí)刻的波峰和波谷位置，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，相鄰實(shí)線與虛線間的距離為0.2m，波速為1m/s，在圖示范圍內(nèi)可以認(rèn)為這兩列波的振幅均為1cm，C點(diǎn)是相鄰實(shí)線與虛線間的中點(diǎn)，則 ()A．圖示時(shí)刻A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為2cmB．圖示時(shí)刻C點(diǎn)正處在平衡位置且向水面上運(yùn)動(dòng)C．F點(diǎn)到兩波源的路程差為零D．經(jīng)0.1s，A點(diǎn)的位移為零[答案]BD兩列相干波在同一水平面上傳播，某時(shí)刻它們的波峰、波谷位置如圖所示．圖中M是波峰與波峰相遇點(diǎn)，是凸起最高的位置之一．回答下列問題：(1)由圖中時(shí)刻經(jīng)T/4，質(zhì)點(diǎn)M相對平衡位置的位移是________；(2)在圖中標(biāo)出的M、N、O、P、Q幾點(diǎn)中，振動(dòng)增強(qiáng)的點(diǎn)是________；振動(dòng)減弱的點(diǎn)是________．[答案](1)0(2)M、O、P、Q

N[解析