高考物理一輪復(fù)習(xí)課件第13章機(jī)械振動與機(jī)械波光電磁波與相對論第2講機(jī)械波

序高考物理一輪復(fù)習(xí)課件第十三章機(jī)械振動與機(jī)械波光電磁波與相對論第2講機(jī)械波1知識梳理·雙基自測2核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破32年高考·1年模擬1知識梳理·雙基自測1．機(jī)械波的形成條件(1)有發(fā)生機(jī)械振動的波源。(2)有傳播介質(zhì)，如空氣、水等。知識點(diǎn)1機(jī)械波2．傳播特點(diǎn)(1)機(jī)械波傳播的只是振動的_______和_______，質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近做簡諧運(yùn)動，并不隨波_______。(2)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振幅相同，振動周期和頻率都與_________振動周期和頻率相同。(3)一個周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動，通過的路程為_____，位移為零。形式能量遷移波源的4A

3．機(jī)械波的分類(1)橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動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密部疏部1．橫波的圖像(1)坐標(biāo)軸：橫軸表示各質(zhì)點(diǎn)的___________，縱軸表示該時刻各質(zhì)點(diǎn)的_______。(2)意義：表示在波的傳播方向上，某時刻各質(zhì)點(diǎn)離開___________的位移。(3)圖像知識點(diǎn)2橫波的圖像平衡位置位移平衡位置(4)應(yīng)用①直接讀取________和________，以及該時刻各質(zhì)點(diǎn)的_______。②確定某時刻各質(zhì)點(diǎn)加速度_______，并能比較大小。③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)的振動方向確定波的___________。振幅A

波長λ

位移方向振動方向傳播方向2．波長、波速、頻率及其關(guān)系(1)波長λ：在波動中，振動相位總是_______的兩個相鄰質(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、波速和頻率的關(guān)系①v＝_____；②v＝_____。相同介質(zhì)振動頻率λf

1．波的疊加：觀察兩列波的疊加過程可知：幾列波相遇時，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)同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時引起的_______________。知識點(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：注意：發(fā)生衍射是無條件的，發(fā)生明顯衍射是有條件的。

波的干涉波的衍射條件兩列波的頻率必須_______明顯條件：障礙物或孔的_______比波長小或相差不多現(xiàn)象形成加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)相互隔開的穩(wěn)定的___________波能夠_____________或孔繼續(xù)向前傳播相同尺寸干涉圖樣繞過障礙物3．多普勒效應(yīng)：(1)定義：由于波源和觀察者之間有___________，使觀察者感受到波的頻率___________的現(xiàn)象。(2)實(shí)質(zhì)：聲源頻率_______，觀察者接收到的頻率___________。(3)規(guī)律：①波源與觀察者如果相互靠近，觀察者接收到的___________；②波源與觀察者如果相互遠(yuǎn)離，觀察者接收到的___________；③波源和觀察者如果相對靜止，觀察者接收到的頻率_______波源的頻率。相對運(yùn)動發(fā)生變化不變發(fā)生變化頻率增大頻率減小等于一、堵點(diǎn)疏通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．通過波的圖像可以找出任一質(zhì)點(diǎn)在任意時刻的位移。 (

)4．機(jī)械波在傳播過程中，各質(zhì)點(diǎn)振動的周期、起振方向都相同。

(

)5．機(jī)械波在一個周期內(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)說明波源的頻率發(fā)生變化。 (

)×

√

×

二、對點(diǎn)激活1．(多選)關(guān)于機(jī)械振動與機(jī)械波下列說法正確的是 (

)A．機(jī)械波的頻率等于振源的振動頻率B．機(jī)械波的傳播速度與振源的振動速度相等C．機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度由介質(zhì)本身決定D．在一個周期內(nèi)，沿著波的傳播方向，振動在介質(zhì)中傳播一個波長的距離E．質(zhì)點(diǎn)振動的方向總是垂直于波傳播的方向ACD

2．(多選)如圖所示，列車上安裝一個聲源，發(fā)出一定頻率的樂音。當(dāng)列車與觀察者都靜止時，觀察者記住了這個樂音的音調(diào)。在以下情況中，觀察者聽到這個樂音的音調(diào)比原來降低的是 (

)A．觀察者靜止，列車向他駛來B．觀察者靜止，列車離他駛?cè)．列車靜止，觀察者靠近列車D．列車靜止，觀察者遠(yuǎn)離列車BD

[解析]

根據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)觀察者與聲源相互靠近時，觀察者接收到的頻率大于聲源發(fā)出的頻率；當(dāng)觀察者與聲源相互遠(yuǎn)離時，觀察者接收到的頻率小于聲源發(fā)出的頻率，故A、C錯誤，B、D正確。3．(多選)一列沿x軸方向傳播的簡諧機(jī)械橫波，波速為2.0m/s。某時刻的波形如圖所示，下列說法正確的是 (

)A．這列波的周期為5.0sB．此時x＝4m處的質(zhì)點(diǎn)加速度達(dá)到最大值C．此時x＝6m處的質(zhì)點(diǎn)一定沿y軸正方向振動D．從此時起再經(jīng)6s，x＝8m處的質(zhì)點(diǎn)的位移為－5cmE．質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向與相對平衡位置的位移方向相反BDE

2核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破考點(diǎn)一機(jī)械波的傳播與圖像3．波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動方向的判斷方法 (2019·北京，13)一列簡諧橫波某時刻的波形如圖所示，比較介質(zhì)中的三個質(zhì)點(diǎn)a、b、c，則

(

)A．此刻a的加速度最小B．此刻b的速度最小C．若波沿x軸正方向傳播，此刻b向y軸正方向運(yùn)動D．若波沿x軸負(fù)方向傳播，a比c先回到平衡位置例1C

〔變式訓(xùn)練1〕(2020·浙江選考)(多選)如圖所示，兩種不同材料的彈性細(xì)繩在O處連接，M、O和N是該繩上的三個點(diǎn)，OM間距離為7.0m，ON間距離為5.0m。O點(diǎn)上下振動，則形成以O(shè)點(diǎn)為波源向左和向右傳播的簡諧橫波Ⅰ和Ⅱ，其中波Ⅱ的波速為1.0m/s。t＝0時刻O點(diǎn)處在波谷位置，觀察發(fā)現(xiàn)5s后此波谷傳到M點(diǎn)，此時O點(diǎn)正通過平衡位置向上運(yùn)動，OM間還有一個波谷。則

(

)A．波Ⅰ的波長為4mB．N點(diǎn)的振動周期為4sC．t＝3s時，N點(diǎn)恰好處于波谷D．當(dāng)M點(diǎn)處于波峰時，N點(diǎn)也一定處于波峰BD

兩種圖像的比較考點(diǎn)二波動圖像與振動圖像綜合圖像類型振動圖像波的圖像研究對象某一振動質(zhì)點(diǎn)沿波傳播方向上的所有質(zhì)點(diǎn)研究內(nèi)容某一質(zhì)點(diǎn)的位移隨時間變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律圖像類型振動圖像波的圖像圖像信息(1)質(zhì)點(diǎn)振動周期(2)質(zhì)點(diǎn)振幅(3)各時刻質(zhì)點(diǎn)位移(4)各時刻速度、加速度方向(1)波長、振幅(2)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時刻的位移(3)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時刻加速度方向(4)傳播方向、振動方向的互判形象比喻記錄著一個人一段時間內(nèi)活動的錄像帶記錄著許多人某時刻動作、表情的集體照片圖像變化隨時間推移，圖像延續(xù)，但已有形狀不變隨時間推移，圖像沿傳播方向平移一完整曲線占橫坐標(biāo)距離表示一個周期表示一個波長例2A．質(zhì)點(diǎn)Q的振動圖像與圖(b)相同B．在t＝0時刻，質(zhì)點(diǎn)P的速率比質(zhì)點(diǎn)Q的大C．在t＝0時刻，質(zhì)點(diǎn)P的加速度的大小比質(zhì)點(diǎn)Q的大D．平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)的振動圖像如圖(b)所示E．在t＝0時刻，質(zhì)點(diǎn)P與其平衡位置的距離比質(zhì)點(diǎn)Q的大[答案]

CDE1．造成波動問題多解的主要因素(1)周期性①時間周期性：時間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確。②空間周期性：波傳播距離Δx與波長λ的關(guān)系不明確?？键c(diǎn)三波的多解問題(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(diǎn)振動方向不確定。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)由平衡位置開始振動，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問題中，往往只給出完整波形的一部分，或給出幾個特殊點(diǎn)，而其余信息均處于隱含狀態(tài)。這樣，波形就有多種情況，形成波動問題的多解性。2．解決波的多解問題的思路一般采用從特殊到一般的思維方法，即找出一個周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系Δt或Δx，若此關(guān)系為時間，則t＝nT＋Δt(n＝0,1,2，…)，若此關(guān)系為距離，則x＝nλ＋Δx(n＝0,1,2，…)。 (多選)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t時刻波形圖如圖中的實(shí)線所示，此時波剛好傳到P點(diǎn)，t＋0.6s時刻的波形如圖中的虛線所示，a、b、c、P、Q是介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)。下列說法正確的是 (

)A．這列波的波速可能為50m/sB．質(zhì)點(diǎn)a在這段時間內(nèi)通過的路程一定小于30cmC．質(zhì)點(diǎn)c在這段時間內(nèi)通過的路程可能為60cmD．若周期T＝0.8s，則在t＋0.5s時刻，質(zhì)點(diǎn)b、P的位移相同E．若T＝0.8s，從(t＋0.4)s時刻開始計(jì)時，則質(zhì)點(diǎn)c的振動方程為x＝0.1sin(πt)m例3ACD

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，相距為波長整數(shù)倍的多個不同質(zhì)點(diǎn)的振動情況完全相同，它們之間的距離為波長的整數(shù)倍。(2)波的時間周期性。由波的特性可知，波在t＝nT時間內(nèi)，向外傳播Δx＝nλ的距離，所以經(jīng)過整數(shù)倍周期時，其波形圖線完全相同。(3)波的雙向性。若題中沒有已知波的傳播方向，也無法由題意確定波的傳播方向，則在解題時要注意考慮波的傳播方向的不確定性。波的多解問題的求解方法技巧BC

波的干涉中振動加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷(1)圖像法：在某時刻的波形圖上，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。考點(diǎn)四波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng)例4ACD

[解析]

本題考查波的疊加問題。圖中a點(diǎn)為波谷與波谷相遇，b點(diǎn)為波峰與波峰相遇，a、b兩點(diǎn)速度均為零，a、b連線中點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)在平衡位置振動速度最大，在a、b連線上為振動加強(qiáng)區(qū)，振動始終加強(qiáng)，每個點(diǎn)的振幅都為2A，c、d兩點(diǎn)振動始終減弱，振幅為零，即質(zhì)點(diǎn)靜止，故B、E錯誤，A、C、D正確。波的疊加滿足矢量法則，當(dāng)振動情況相同則相加，振動情況相反則相減，且兩列波互不干擾。例如當(dāng)該波的波峰與波峰相遇時，此處相對平衡位置的位移為振幅的二倍；當(dāng)波峰與波谷相遇時此處的位移為零。判斷振動加強(qiáng)或減弱的條件：振幅最大的點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn)，振幅最小的點(diǎn)為振動減弱點(diǎn)。需要特別指出的是：(1)振動加強(qiáng)點(diǎn)的振幅一定大于振動減弱點(diǎn)的振幅；(2)振動加強(qiáng)點(diǎn)的位移不一定大于振動減弱點(diǎn)的位移。本題在判斷振動位置及振動速度大小時容易出錯。對振動加強(qiáng)、減弱理解不透徹引起錯解易錯分析〔變式訓(xùn)練4〕如圖(a)所示，在xy平面內(nèi)有兩個沿垂直于紙面方向做簡諧振動的點(diǎn)波源S1(0,4)和S2(0，－2)。兩波源的振動圖線分別如圖(b)和圖(c)所示。兩列波的波速均為1.00m/s。兩列波從波源傳播到點(diǎn)A(8，－2)的路程差為____m，兩列波引起的點(diǎn)B(4,1)處質(zhì)點(diǎn)的振動相互_______(填“加強(qiáng)”或“減弱”)，點(diǎn)C(0,0.5)處質(zhì)點(diǎn)的振動相互_______(填“加強(qiáng)”或“減弱”)。2

減弱加強(qiáng)圖(a)

圖(b)圖(c)

32年高考·1年模擬D

2．(2020·全國Ⅲ理綜·34(1))如圖，一列簡諧橫波平行于x軸傳播，圖中的實(shí)線和虛線分別為t＝0和t＝0.1s時的波形圖。已知平衡位置在x＝6m處的質(zhì)點(diǎn)，在0