2018-2019学年高中物理 第十二章 机械波 本章整合课件 新人教版选修3-4.ppt

本章整合,本章知识可分为四部分,第一是机械波的形成,主要是其形成条件及特点等;第二是描述机械波的一些物理量;第三是波的图象;第四是关于波的一些其他现象。思考并回答下列问题1.思考关于机械波的形成条件及特点的内容,填写下图。,答案：介质波源介质振动不一定有机械波,有机械波一定有振动并不随波迁移质点振动方向横波和纵波,2.思考描述机械波的一些物理量的相关内容,填写下图。答案：f(周期T)vv=f或v=,3.思考关于机械波的图象的一些内容,填写下图。答案：后面的质点,把振动传播出去波的传播方向上各质点的平衡位置某一时刻各质点偏离平衡位置的位移位移大小和方向传播方向各质点的振动方向,4.思考关于机械波的其他一些现象的内容,填写下图。答案：波绕过障碍物的现象几列波相遇时保持各自的振动状态,各质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和频率相同的两列波叠加时,某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小的现象由于波源与观察者之间有相对运动,使观察者感到接收到的波的频率发生了变化的现象叫多普勒效应,专题一,专题二,专题三,专题四,专题一对波的图象的理解从波的图象中可以看出以下几点:1.波长;2.振幅A;3.该时刻各质点偏离平衡位置的位移情况;4.如果波的传播方向已知,可判断各质点该时刻的振动方向以及下一时刻的波形;5.如果波的传播速度大小已知,可利用图象所得的相关信息进一步求得各质点振动的周期和频率。,专题一,专题二,专题三,专题四,【例题1】某波源S发出一列简谐横波,波源S的振动图象如图所示。在波的传播方向上有A、B两点,它们到S的距离分别为45m和55m。测得A、B两点开始振动的时间间隔为1.0s。由此可知:,(1)波长=m。(2)当B点离开平衡位置的位移为+6cm时,A点离开平衡位置的位移是cm。解析：(1)由题意可知波速v=10m/s,周期T=2.0s,波长=20m,A、B相差半个波长,振动情况完全相反,故B点位移为+6cm时,A点位移为-6cm。答案：(1)20(2)-6,专题一,专题二,专题三,专题四,变式训练1一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图所示,介质中质点P、Q分别位于x=2m,x=4m处。从t=0时刻开始计时,当t=15s时质点Q刚好第4次到达波峰。(1)求波速。(2)写出质点P做简谐运动的表达式(不要求推导过程)。解析：(1)设简谐横波的波速为v,波长为,周期为T,由图象知=4m。由题意得,联立代入数据得v=1m/s。(2)质点P做简谐运动的表达式为x=0.2sin(0.5t)m。答案：(1)1m/s(2)x=0.2sin(0.5t)m,专题一,专题二,专题三,专题四,专题二波的图象与振动图象的区别和联系面对波的图象和振动图象问题时可按如下步骤来分析:1.先看两轴。由两轴确定图象种类。2.读取直接信息。从振动图象上可直接读取周期和振幅;从波的图象上可直接读取波长和振幅。3.读取间接信息。利用振动图象可确定某一质点在某一时刻的振动方向;利用波的图象可进行波传播方向与某一质点振动方向的互判。4.利用波速关系式。波长、波速、周期、频率间一定满足v=f。,专题一,专题二,专题三,专题四,【例题2】导学号73884083图甲为一列简谐横波在t=0.1s时刻的波形,P是平衡位置为x=1m处的质点,Q是平衡位置为x=4m处的质点,图乙为质点Q的振动图象,则()A.横波的波长是8mB.横波的频率是0.2HzC.质点P随波迁移的速度大小为40m/sD.t=0.1s时质点P正沿y轴正方向运动,专题一,专题二,专题三,专题四,解析：由波的图象可知,横波的波长是8m,故选项A正确;由质点Q的振动图象可知,横波的周期为0.2s,频率是5Hz,故选项B错误;质点P围绕平衡位置振动,不随波迁移,故选项C错误;根据质点Q的振动图象,t=0.1s时刻,质点Q正沿y轴负方向运动,说明波沿x轴负方向传播,t=0.1s时质点P正沿y轴正方向运动,故选项D正确。答案：AD,专题一,专题二,专题三,专题四,变式训练2如图甲所示,一列简谐横波在t=0.2s时的波形,其中O是波源;图乙是波上某一点P的振动图象。求:(1)求波速,并说明P质点的位置。(2)画出t=0.4s和t=0.55s的波形。,专题一,专题二,专题三,专题四,解析：(1)由甲图知波长=4m,由乙图知周期T=0.2s,所以波速v=20m/s。由乙知0.2s时P质点经过平衡位置正向上运动,且它已振动了一个周期,所以它应是甲图中的波源位置,其横坐标x=0。(2)t=0.4s时,从甲图算t1=0.2s=T,波形正好向右平移了一个波长,因此04m之间的波形与t=0.2s时波形相同,此时波形如图实线所示。,答案：(1)20m/sP点横坐标x=0(2)见解析图,专题一,专题二,专题三,专题四,专题三波动问题的多解性波在传播过程中,由于空间周期性、时间周期性和传播方向的双向性而引起多解,解决这类问题要注意下列情况:1.波的空间周期性。在波的传播方向上,相距为波长整数倍的质点的振动情况相同。2.波的时间周期性。由波的传播特性可知,经过整数倍个周期,波的图象相同。3.波的传播方向的双向性。若根据题中条件无法确定波的传播方向,在解题时要注意考虑波的传播方向可以有两个方向。,专题一,专题二,专题三,专题四,【例题3】一列简谐横波t1时刻的波形如图中实线所示,t2时刻的波形如图中虚线所示,已知t=t2-t1=0.5s。问:(1)这列波的传播速度是多少?(2)若波向左传播,且3Tt4T,波速是多大?(3)若波速等于68m/s,则波向哪个方向传播?,专题一,专题二,专题三,专题四,(2)因波向左传播,且3Tt4T,则必有3s4,故n=3,v左=(16n+12)m/s=60m/s。(3)因波速v=68m/s,所以s=vt=680.5m=34m=(4+),故波向右传播。答案：(1)若波向右传播,v右=(16n+4)m/s(n=0,1,2,);若波向左传播,v左=(16n+12)m/s(n=0,1,2,)(2)60m/s(3)向右,专题一,专题二,专题三,专题四,变式训练3导学号73884084在如图所示的图象中,实线是一列简谐横波在某一时刻的波形,虚线是经过t=0.2s后的波形。求这列波的波速。,答案：见解析,专题一,专题二,专题三,专题四,专题四波的特性振动情况完全相同的两波源产生的波叠加时,某点到两波源的波程差为x,当x=2k(k=0,1,2,)时为振动加强点,当x=(2k+1)(k=0,1,2,)时为振动减弱点。若步调相反,则上述结论相反。,专题一,专题二,专题三,专题四,【例题4】如图所示为两列相干水波的叠加情况,图中实线表示波峰,虚线表示波谷,两列波的振幅均为5cm,且图示范围内振幅不变,波速和波长分别为1m/s和1m,则图示时刻C、D点是振动(选填“加强”或“减弱”)点,A、B两质点的竖直高度差为cm。解析：如题图所示时刻C、D点是波峰与波谷的交点,是振动的减弱点;A、B两质点分别是波峰与波峰的交点和波谷与波谷的交点,均是振动加强点,它们的振幅均是10cm,图示时刻A、B两质点的竖直高度差为20cm。答案：减弱20,专题一,专题二,专题三,专题四,变式训练4下列物理现象中:(1)在春天里一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝;(2)闻其声而不见其人;(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音;(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高。这些物理现象分别属于波的()A.反射、衍射、干涉、多普勒效应B.折射、衍射、多普勒效应、干涉C.