高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題十三 機械振動 機械波 第2講 機械波課件

1、第2講機械波,一、機械波 1.定義：_在介質(zhì)中的傳播叫做機械波.,2.形成條件,機械振動,機械振動,介質(zhì),(1)有發(fā)生_的波源. (2)有傳播_.,3.分類,垂直,波峰,波谷,(1)橫波：質(zhì)點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)點的振動方向與波的傳播方向在_ 上的波，有_和_.,同一直線,密部,疏部,4.傳播特點,形式,能量,遷移,(1)機械波傳播的只是振動的_和_，質(zhì)點只在各 自的平衡位置附近做簡諧運動，并不隨波_. (2)介質(zhì)中各質(zhì)點的振幅相同，振動周期和頻率都與_,的振動周期和頻率相同.,波源,4a,(3)一個周期內(nèi)，質(zhì)點完成一次全振動，通過的

2、路程為_， 位移為零.,二、波長、波速和波的圖象 1.波長、波速、頻率及其關(guān)系 (1)波長：在波動中，_總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間,的距離.,振動相位,介質(zhì)本身,波源,f,(2)波速 v：波在介質(zhì)中的傳播速度，由_的性質(zhì)決 定. (3)頻率 f：由_決定，等于波源的振動頻率.,(4)波長、波速和頻率的關(guān)系：v_.,2.波的圖象 (1)坐標(biāo)軸：橫軸表示各質(zhì)點的_，縱軸表示該,時刻各質(zhì)點的_.,平衡位置,位移,各質(zhì)點,(2)意義：表示在波的傳播方向上，某時刻_離開平 衡位置的位移. (3)圖象：,(4) 振動圖象與波動圖象的比較,(續(xù)表),(續(xù)表),點 b 從該時刻開始計時的振動圖象.下列說法,【基

3、礎(chǔ)檢測】 1. 如圖 13-2-1 甲所示為一列簡諧橫波在某一時刻的波形 圖，a、b兩質(zhì)點的橫坐標(biāo)分別為xa2 m和xb6 m，圖乙為質(zhì),甲,乙,圖 13-2-1,a.該波沿x 方向傳播，波速為 1 m/s b.該波的頻率為 0.125 hz,c.質(zhì)點 a 經(jīng)過 4 s 振動的路程為 4 m d.此時刻質(zhì)點 a 的速度沿y 方向 e.質(zhì)點 a 在 t2 s 時速度為零,解析：由題圖可知，該簡諧橫波波長為8 m，周期 t,向上運動，所以該波沿x 方向傳播，a 錯誤，b 正確；經(jīng)過 4 s(半個周期)質(zhì)點 a 振動的路程為2a1 m，c 錯誤；此刻質(zhì) 點a運動方向與質(zhì)點b 相反，沿y 方向，d 錯

4、誤；在 t2 s 時 質(zhì)點a 在波谷處，速度為 0，e 正確.,答案：acd,三、波的干涉和衍射現(xiàn)象,多普勒效應(yīng),1.波的干涉,相同,加強區(qū),減弱區(qū),(1)條件：兩列波的頻率必須_. (2)現(xiàn)象：形成_和_相互隔開的穩(wěn)定的干涉,圖樣.,小,相差不多,繞過障礙物,2.波的衍射 (1)條件：障礙物或孔的尺寸比波長_或_. (2)現(xiàn)象：波能夠_或孔繼續(xù)向前傳播.,3.多普勒效應(yīng) (1)條件：聲源和觀察者之間有_. (2)現(xiàn)象：觀察者感到_發(fā)生變化. (3)實質(zhì)：聲源頻率_，觀察者接收到的頻率_.,相對運動,頻率,不變,變化,【基礎(chǔ)檢測】 2.下列物理現(xiàn)象：在春天里一次閃電過后，有時雷聲轟 鳴不絕；“

5、聞其聲而不見其人”；學(xué)生圍繞振動的音叉轉(zhuǎn) 一圈會聽到忽強忽弱的聲音；當(dāng)正在鳴笛的火車向著我們疾 駛而來時，我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高. 是波的_現(xiàn)象；屬于波的衍射現(xiàn)象的是_； 屬于多普勒效應(yīng)的是_.,答案：反射,考點1,波的傳播的多解問題,重點歸納 1.造成波動問題多解的主要因素 (1)周期性 時間周期性：時間間隔t 與周期 t 的關(guān)系不明確. 空間周期性：波傳播的距離x 與波長的關(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. 振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定.,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t 或x ，若此關(guān)系為

6、時間，則 t nt t(n 0,1,2，)；若此關(guān)系為距離，則 xnx(n0,1,2，).,典例剖析 例 1：(多選，2016 年湖北龍泉中學(xué)、宜昌一中聯(lián)考)一列 簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t0 時刻的波形如圖 13-2-2 中實 線所示，t0.1 s 時刻的波形如圖中虛線所示.波源不在坐標(biāo)原 點 o，p 是傳播介質(zhì)中離坐標(biāo)原點 xp2.5 m 處的一個質(zhì)點.則,以下說法正確的是(,),圖 13-2-2,a.質(zhì)點 p 的振幅為 0.1 m b.波的頻率可能為 7.5 hz,c.波的傳播速度可能為 50 m/s,d.在 t0.1 s 時刻與 p 相距 5 m 處的質(zhì)點一定沿 x 軸正方,向運動,

7、e.在 t0.1 s 時刻與 p 相距 5 m 處的質(zhì)點可能是向上振動，,也可能是向下振動,思維點撥：解答本類題目，要熟悉波的傳播規(guī)律，注意波 的傳播方向和傳播距離或所用的時間.,v50 m/s，選項 c 正確；波的傳播過程是振動形式的傳播，質(zhì) 點不會沿波傳播方向運動，選項 d 錯誤；在 t0.1 s 時刻與p 相距 5 m 處的質(zhì)點可能是向上振動，也可能是向下振動，選項 e 正確.,答案：ace,備考策略：(1)熟悉波的傳播規(guī)律；(2)由波形圖求出波長， 根據(jù)波的傳播方向求出周期及波速大小通式.(3)要抓住波的周 期性，確定周期與時間(或者傳播距離與波長)的關(guān)系.,【考點練透】,1.(201

8、5 年新課標(biāo)全國卷)甲、乙兩列簡諧橫波在同一介 質(zhì)中分別沿 x 軸正向和負(fù)向傳播，波速均為 v25 cm/s.兩列波 在 t0 時的波形曲線如圖 13-2-3 所示.求：,圖 13-2-3,(1)t0 時，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為 16 cm 的所有質(zhì)點,的 x 坐標(biāo).,(2)從 t0 開始，介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為16 cm,的質(zhì)點的時間.,解：(1)兩列波的振幅均為 8 cm，故偏離平衡位置位移為,16 cm 的質(zhì)點應(yīng)為兩列波的波峰相遇處的質(zhì)點.,根據(jù)波形圖可知，甲、乙的波長分別為 甲50 cm，乙60 cm,則甲、乙兩列波的波峰坐標(biāo)分別為 x甲(5050k1) cm(k10，1，

9、2，3，) x乙(5060k2) cm(k20，1，2，3，) 綜上分析，所有波峰和波峰相遇的質(zhì)點 x 坐標(biāo)應(yīng)為 x(50300n) cm (n0，1，2，3，). (2) 偏離平衡位置位移為16 cm 對應(yīng)為兩列波的波谷相 遇.t0 時，波谷之差,整理可得 x10(6n15n2)5 波谷之間最小的距離為x5 cm 兩列波相向傳播，相對速度為2v50 cm/s 所以出現(xiàn)偏離平衡位置位移為16 cm 的最短時間,考點2,波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng),重點歸納 波的干涉現(xiàn)象中加強點、減弱點的兩種判斷方法 (1)公式法 某質(zhì)點的振動是加強還是減弱，取決于該點到兩相干波源 的距離之差r. 當(dāng)兩波源振動步

10、調(diào)一致時. 若rn(n0,1,2，)，則振動加強；,當(dāng)兩波源振動步調(diào)相反時.,若rn(n0,1,2，)，則振動減弱. (2)圖象法,在某時刻波的干涉的波形圖上，波峰與波峰(或波谷與波谷) 的交點，一定是加強點，而波峰與波谷的交點一定是減弱點， 各加強點或減弱點各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連 線，形成加強線和減弱線，兩種線互相間隔，加強點與減弱點 之間各質(zhì)點的振幅介于加強點與減弱點的振幅之間.,典例剖析,例 2：如圖13-2-4所示，在某一均勻介質(zhì)中，a、b 是振動 情況完全相同的兩個波源，其簡諧運動表達式均為 x0.1sin 20t (m)，介質(zhì)中 p 點與 a、b 兩波源間的距離分別

11、為4 m 和5 m， 兩波源形成的簡諧波分別沿 ap、bp 方向傳播，波速都是10 m/s.,圖 13-2-4,(1)求簡諧橫波的波長. (2)通過分析說明 p 點是振動加強還是減弱.,vt100.11 m. (2)p 點與 a、b 兩波源間的距離之差xbpap1 m， 為 1 個波長，又 a、b 兩點振動情況完全相同，所以p 點是振 動加強.,【考點練透】,2.如圖 13-2-5 所示表示兩個相干波源 s1、s2產(chǎn)生的波在同 一種均勻介質(zhì)中相遇.圖中實線表示波峰，虛線表示波谷，c 和 f 分別為 ae 和 bd 的中點，則：,圖 13-2-5,(1)在 a、b、c、d、e、f 六點中，振動加

12、強的點是_. 振動減弱的點是_. (2) 若兩振源 s1 和 s2 振幅相同，此時刻位移為零的點是 _.,答案：(1)a、c、e,b、d、f (2)b、c、d、f,波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的互判,易錯點 1.互判方法,(續(xù)表),2.求解波動圖象與振動圖象綜合類問題可采用“一分、一,看、二找”的方法,(1)分清振動圖象與波動圖象，看清橫坐標(biāo).,(2)看清橫、縱坐標(biāo)的單位，尤其要注意單位前的數(shù)量級. (3)找準(zhǔn)波動圖象對應(yīng)的時刻. (4)找準(zhǔn)振動圖象對應(yīng)的質(zhì)點.,例 3：(多選)簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，p、q 是 傳播方向上相距 10 m 的兩質(zhì)點，波先傳到 p，當(dāng)波傳到 q 開始,),

13、計時，p、q 兩質(zhì)點的振動圖象如圖 13-2-6 所示，則( 圖 13-2-6 a.質(zhì)點 q 開始振動的方向沿 y 軸正方向 b.該波的周期為 6 s c.該波從 p 傳到 q 的時間可能為 7 s d.該波的傳播速度可能為 2 m/s e.該波的波長可能為 6 m,解析：由圖線可知，質(zhì)點q 開始起振的方向沿y 軸正方向， 選項 a 正確；振動由 p 向q 傳播，由圖線可知t6 s，故振動 從 p 傳到q 的時間可能為(nt4) s(6n4) s，(n0、1、2、 3、)，因為n 為整數(shù)，故不可能為7 s，選項b 正確，c 錯誤；,答案：abe,備考策略：此題是對振動圖象及機械波傳播問題的考查； 首先要掌握已知振動圖象判斷質(zhì)點振動方向的基本方法以及波 速、波長及周期的關(guān)系；此題中要考慮波形傳播的重復(fù)性及多 解問題，這