高考物理復(fù)習(xí)第十五章機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波15.2機(jī)械波市賽課公開(kāi)課一等獎(jiǎng)省名師獲獎(jiǎng)?wù)n件

第十五章機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波選考部分選修3-4第2節(jié)機(jī)械波1/52欄目導(dǎo)航1234抓知識(shí)點(diǎn)抓重難點(diǎn)課時(shí)跟蹤檢測(cè)抓易錯(cuò)點(diǎn)2/52抓知識(shí)點(diǎn)專(zhuān)心研讀領(lǐng)悟細(xì)微深處13/52一、機(jī)械波1．形成條件(1)有發(fā)生機(jī)械振動(dòng)_________．(2)有傳輸________，如空氣、水等．2．傳輸特點(diǎn)(1)傳輸振動(dòng)形式、傳輸________、傳輸信息．(2)質(zhì)點(diǎn)不隨波_________．3．機(jī)械波分類(lèi)(1)橫波：振動(dòng)方向與傳輸方向__________，有波峰和波谷．(2)縱波：振動(dòng)方向與傳輸方向_______________，有疏部和密部．波源介質(zhì)能量遷移垂直在同一直線上4/524．機(jī)械波描述(1)波長(zhǎng)(λ)：在波動(dòng)中，振動(dòng)相位總是______兩個(gè)_______質(zhì)點(diǎn)間距離．①在橫波中，兩個(gè)相鄰波峰(或波谷)間距離等于________．②在縱波中，兩個(gè)相鄰密部(或疏部)間距離等于_________．(2)頻率(f)：波頻率等于波源振動(dòng)頻率．(3)波速(v)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)機(jī)械波在介質(zhì)中所傳輸距離．相同相鄰波長(zhǎng)波長(zhǎng)5/526/525．波圖象(1)坐標(biāo)軸：橫坐標(biāo)表示沿波傳輸方向上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)___________，縱坐標(biāo)表示該時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置________．(2)意義：表示在波傳輸方向上，某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)__________位移．平衡位置位移平衡位置7/52加深了解兩種圖象比較圖象類(lèi)型振動(dòng)圖象波圖象研究對(duì)象一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿波傳輸方向上全部質(zhì)點(diǎn)研究?jī)?nèi)容該質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間改變規(guī)律某時(shí)刻全部質(zhì)點(diǎn)空間分布規(guī)律圖象8/52圖象類(lèi)型振動(dòng)圖象波圖象物理意義表示某質(zhì)點(diǎn)各個(gè)時(shí)刻位移表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)位移圖象信息(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期(2)質(zhì)點(diǎn)振幅(3)各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位移(4)各時(shí)刻速度、加速度方向(1)波長(zhǎng)、振幅(2)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻位移(3)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻加速度方向(4)傳輸方向、振動(dòng)方向互判形象比喻統(tǒng)計(jì)著一個(gè)人一段時(shí)間內(nèi)活動(dòng)錄像帶統(tǒng)計(jì)著許多人某時(shí)刻動(dòng)作、表情集體照片圖象改變隨時(shí)間推移，圖象延續(xù)，但已經(jīng)有形狀不變隨時(shí)間推移，圖象沿傳輸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(zhǎng)9/52 判斷正誤．1．在水平方向傳輸波為橫波．()2．在機(jī)械波中各質(zhì)點(diǎn)不隨波傳輸而遷移．()3．經(jīng)過(guò)波圖象能夠找出任一質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻位移．( )4．機(jī)械波在傳輸過(guò)程中，各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期、起振方向都相同．()5．機(jī)械波在一個(gè)周期內(nèi)傳輸距離就是振幅4倍．()6．波速表示介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)快慢．()即時(shí)突破×√×√××10/52二、波干涉和衍射現(xiàn)象、多普勒效應(yīng)1．波干涉和衍射波干涉波衍射條件兩列波________必須相同發(fā)生顯著衍射條件：障礙物或孔_________與波長(zhǎng)相當(dāng)現(xiàn)象形成加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)相互隔開(kāi)穩(wěn)定___________波能夠_______障礙物或孔繼續(xù)向前傳輸頻率尺寸干涉圖樣繞過(guò)11/52加深了解1．穩(wěn)定干涉中，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域和振動(dòng)減弱區(qū)域空間位置是不變．加強(qiáng)區(qū)域中心質(zhì)點(diǎn)振幅等于兩列波振幅之和，減弱區(qū)域中心質(zhì)點(diǎn)振幅等于兩列波振幅之差．2．振動(dòng)加強(qiáng)條件是兩波源到該區(qū)域中心距離之差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍，振動(dòng)減弱條件是兩波源到該區(qū)域中心距離之差等于半波長(zhǎng)奇數(shù)倍．3．只有符合干涉條件兩列波相遇時(shí)才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象；任何波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，而發(fā)生顯著衍射現(xiàn)象需要一定條件．12/522．多普勒效應(yīng)(1)多普勒效應(yīng)：當(dāng)波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者會(huì)感到波頻率發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng)．(2)波源頻率與觀察者接收到波頻率①波源頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出完全波個(gè)數(shù)．②觀察者接收到波頻率等于觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到完全波個(gè)數(shù)．13/52(3)多普勒效應(yīng)產(chǎn)生①當(dāng)波源和觀察者相對(duì)于介質(zhì)都不動(dòng)時(shí)，觀察者接收到波頻率等于波源頻率．②波源相對(duì)于介質(zhì)不動(dòng)，當(dāng)觀察者靠近波源運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到波頻率增大；當(dāng)觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到波頻率減小，當(dāng)觀察者運(yùn)動(dòng)速度與波速相等時(shí)接收不到波．③觀察者相對(duì)于介質(zhì)不動(dòng)，當(dāng)波源靠近觀察者時(shí)，觀察者接收到波頻率增大；當(dāng)波源遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，觀察者接收到波頻率減小．注意：發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源頻率沒(méi)有發(fā)生改變，只是觀察者接收到波頻率發(fā)生了改變．14/52 判斷正誤．1．兩列波在介質(zhì)中疊加，一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象．()2．一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象．()3．多普勒效應(yīng)說(shuō)明波源頻率發(fā)生改變．()4．觀察者接收到波頻率發(fā)生改變?cè)蚴怯^察者與波源之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)．()即時(shí)突破×√×√15/52抓重難點(diǎn)動(dòng)手演練掌握提分技巧216/521．波動(dòng)圖象信息(如右圖所表示)(1)直接讀取振幅A和波長(zhǎng)λ，以及該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)位移．(2)確定某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)加速度方向，并能比較其大?。?3)結(jié)合波傳輸方向可確定各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向或由各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向確定波傳輸方向．重難點(diǎn)1波動(dòng)圖象與波速公式應(yīng)用

17/52 (多項(xiàng)選擇)(年海南卷)一列沿x軸正方向傳輸簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)刻波形以下列圖所表示，質(zhì)點(diǎn)Px坐標(biāo)為3m．已知任意振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)2次經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)間間隔為0.4s．以下說(shuō)法正確是()A．波速為4m/sB．波頻率為1.25HzC．x坐標(biāo)為15m質(zhì)點(diǎn)在t＝0.6s時(shí)恰好位于波谷D．x坐標(biāo)為22m質(zhì)點(diǎn)在t＝0.2s時(shí)恰好位于波峰E．當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P位于波峰時(shí)，x坐標(biāo)為17m質(zhì)點(diǎn)恰好位于波谷例118/52【答案】

BDE

19/52 (年重慶卷)右圖為一列沿x軸正方向傳輸簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波某時(shí)刻波形圖，質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)周期為0.4s．求該波波速并判斷P點(diǎn)此時(shí)振動(dòng)方向．例2【答案】

2.5m/s沿y軸正方向

20/52波傳輸方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向互判方法提分秘笈內(nèi)容圖象“上下坡”法沿波傳輸方向，“上坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，“下坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)21/52內(nèi)容圖象“同側(cè)”法波形圖上某點(diǎn)表示傳輸方向和振動(dòng)方向箭頭在圖線同側(cè)“微平移”法將波形沿傳輸方向進(jìn)行微小平衡，再由對(duì)應(yīng)同一x坐標(biāo)兩波形曲線上點(diǎn)來(lái)判斷振動(dòng)方向22/52 (年福建卷)簡(jiǎn)諧橫波在同一均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳輸，波速為v.若某時(shí)刻在波傳輸方向上，位于平衡位置兩質(zhì)點(diǎn)a、b相距為s，a、b之間只存在一個(gè)波谷，則從該時(shí)刻起，以下四幅波形圖中質(zhì)點(diǎn)a最早抵達(dá)波谷是()跟蹤訓(xùn)練123/52答案：D

24/52

(年四川卷)平靜湖面?zhèn)鬏斨涣兴娌?橫波)，在波傳輸方向上有相距3m甲、乙兩小木塊隨波上下運(yùn)動(dòng)，測(cè)得兩小木塊每分鐘都上下30次，甲在波谷時(shí)，乙在波峰，且兩木塊之間有一個(gè)波峰，這列水面波()A．頻率是30HzB．波長(zhǎng)是3mC．波速是1m/sD．周期是0.1s跟蹤訓(xùn)練2答案：C

25/52求解波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象綜合類(lèi)問(wèn)題可采取“一分、一看、二找”方法重難點(diǎn)2振動(dòng)圖象和波圖象關(guān)聯(lián)分析

26/52 如圖甲所表示為一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝20s時(shí)波形圖，圖乙是這列波中P點(diǎn)振動(dòng)圖象，那么該波傳輸速度和傳輸方向是()A．v＝25cm/s，向左傳輸B．v＝50cm/s，向左傳輸C．v＝25cm/s，向右傳輸D．v＝50cm/s，向右傳輸例327/52【答案】

B

28/52 (年天津卷)下列圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻波形圖，a、b兩質(zhì)點(diǎn)橫坐標(biāo)分別為xa＝2m和xb＝6m，圖乙為質(zhì)點(diǎn)b從該時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)振動(dòng)圖象．以下說(shuō)法正確是()A．該波沿＋x方向傳輸，波速為1m/sB．質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)過(guò)4s振動(dòng)旅程為4mC．此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a速度沿＋y方向D．質(zhì)點(diǎn)a在t＝2s時(shí)速度為零跟蹤訓(xùn)練329/52答案：D

30/52造成波動(dòng)問(wèn)題多解主要原因有：1．周期性(1)時(shí)間周期性：時(shí)間間隔Δt與周期T關(guān)系不明確．(2)空間周期性：波傳輸距離Δx與波長(zhǎng)λ關(guān)系不明確．2．雙向性(1)傳輸方向雙向性：波傳輸方向不確定．(2)振動(dòng)方向雙向性：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定．3．波形隱含性形成多解在波動(dòng)問(wèn)題中，往往只給出完整波形一部分，或給出幾個(gè)特殊點(diǎn)，而其余信息均處于隱含狀態(tài)．這么，波形就有各種情況，形成波動(dòng)問(wèn)題多解性．重難點(diǎn)3波多解問(wèn)題

31/52 (年新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ)甲、乙兩列簡(jiǎn)諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負(fù)向傳輸，波速均為v＝25cm/s.兩列波在t＝0時(shí)波形曲線以下列圖所表示．求：(1)t＝0時(shí)，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16cm全部質(zhì)點(diǎn)x坐標(biāo)；(2)從t＝0開(kāi)始，介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為－16cm質(zhì)點(diǎn)時(shí)間．例432/52【解析】(1)兩列波振幅均為8cm，故偏離平衡位置位移為16cm質(zhì)點(diǎn)應(yīng)為兩列波波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)．依據(jù)波形圖可知，甲、乙波長(zhǎng)分別為λ乙＝60cm，λ甲＝50cm則甲、乙兩列波波峰坐標(biāo)分別為x甲＝(50＋k1×50)cm(k1＝0，±1，±2，±3，…)x乙＝(50＋k2×60)cm(k2＝0，±1，±2，±3，…)綜上分析，全部波峰和波峰相遇質(zhì)點(diǎn)x坐標(biāo)應(yīng)為x＝(50＋300n)cm(n＝0，±1，±2，±3，…)．33/52【答案】(1)x＝(50＋300n)cm(n＝0，±1，±2，±3，…)(2)0.1s34/52提分秘笈35/52 一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線傳輸，某時(shí)刻該列波上恰好經(jīng)過(guò)平衡位置兩質(zhì)點(diǎn)相距6m，且這兩質(zhì)點(diǎn)之間波峰只有一個(gè)，則該簡(jiǎn)諧波可能波長(zhǎng)為()A．4m、6m和8m B．6m、8m和12mC．4m、6m和12m D．4m、8m和12m跟蹤訓(xùn)練436/52解析：依據(jù)題意，可能波形有三種，如圖所表示：答案：C

37/52重難點(diǎn)4波干涉、衍射、多普勒效應(yīng)

38/522．多普勒效應(yīng)成因分析(1)接收頻率：觀察者接收到頻率等于觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到完全波個(gè)數(shù)．(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí)，觀察者接收到頻率變大，當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到頻率變小．39/52 (多項(xiàng)選擇)(年全國(guó)卷)兩列振動(dòng)方向相同、振幅分別為A1和A2相干簡(jiǎn)諧橫波相遇．以下說(shuō)法正確是()A．波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)振幅為|A1－A2|B．波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置位移一直為A1＋A2C．波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)位移總是小于波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)位移D．波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)振幅一定大于波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)振幅例540/52【解析】波峰與波谷相遇時(shí)，振幅相消，故實(shí)際振幅為|A1－A2|，故選項(xiàng)A正確；波峰與波峰相遇處，質(zhì)點(diǎn)振幅最大，合振幅為A1＋A2，但此處質(zhì)點(diǎn)仍處于振動(dòng)狀態(tài)中，其位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律改變，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；振動(dòng)減弱點(diǎn)和加強(qiáng)點(diǎn)位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律改變，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；波峰與波峰相遇時(shí)振動(dòng)加強(qiáng)，波峰與波谷相遇時(shí)振動(dòng)減弱，加強(qiáng)點(diǎn)振幅大于減弱點(diǎn)振幅，故選項(xiàng)D正確．【答案】AD41/52 在學(xué)校運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上50m直跑道兩端，分別安裝了由同一信號(hào)發(fā)生器帶動(dòng)兩個(gè)相同揚(yáng)聲器．兩個(gè)揚(yáng)聲器連續(xù)發(fā)出波長(zhǎng)為5m聲波．一同學(xué)從該跑道中點(diǎn)出發(fā)，向某一端點(diǎn)遲緩行進(jìn)10m．在此過(guò)程中，他聽(tīng)到揚(yáng)聲器聲音由強(qiáng)變?nèi)醮螖?shù)為()A．2 B．4C.6 D．8解析：該同學(xué)在中點(diǎn)時(shí)，因?yàn)樵擖c(diǎn)到兩波源距離差Δx1＝0，則該點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，向某一方向遲緩行進(jìn)10m時(shí)，Δx2＝35m－15m＝20m＝4λ，則該點(diǎn)仍為加強(qiáng)點(diǎn)．所以，在此過(guò)程中，他聽(tīng)到揚(yáng)聲器聲音由強(qiáng)變?nèi)醮螖?shù)為4次，選項(xiàng)B正確．答案：B跟蹤訓(xùn)練542/52 (多項(xiàng)選擇)右圖中S為在水面上振動(dòng)波源，M、N是水面上兩塊擋板，其中N板能夠上下移動(dòng)，兩板中間有一狹縫，此時(shí)測(cè)得A處水面沒(méi)有振動(dòng)，為使A處水面也能發(fā)生振動(dòng)，可采取方法是()A．使波源頻率增大B．使波源頻率減小C．移動(dòng)N使狹縫間距增大D．移動(dòng)N使狹縫間距減小解析：使孔滿足顯著衍射條件即可，或?qū)⒖鬃冃?，或?qū)⒉ㄩL(zhǎng)變大，B、D正確．答案：BD跟蹤訓(xùn)練643/52

(多項(xiàng)選擇)以下列圖甲所表示，男同學(xué)站立不動(dòng)吹口哨，一位女同學(xué)坐在秋千上往返擺動(dòng)，據(jù)圖乙，以下關(guān)于女同學(xué)感受說(shuō)法正確是()跟蹤訓(xùn)練744/52A．女同學(xué)從A向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，她感覺(jué)哨聲音調(diào)變高B．女同學(xué)從E向D運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，她感覺(jué)哨聲音調(diào)變高C．女同學(xué)在點(diǎn)C向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺(jué)哨聲音