高考物理大一轮复习专题十三机械振动机械波第2讲机械波课件.ppt

第2讲机械波,一、机械波1.定义：_在介质中的传播叫做机械波.,2.形成条件,机械振动,机械振动,介质,(1)有发生_的波源.(2)有传播_.,3.分类,垂直,波峰,波谷,(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互_的波，有_(凸部)和_(凹部).(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在_上的波，有_和_.,同一直线,密部,疏部,4.传播特点,形式,能量,迁移,(1)机械波传播的只是振动的_和_，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波_.(2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与_,的振动周期和频率相同.,波源,4A,(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为_，位移为零.,二、波长、波速和波的图象1.波长、波速、频率及其关系(1)波长：在波动中，_总是相同的两个相邻质点间,的距离.,振动相位,介质本身,波源,f,(2)波速v：波在介质中的传播速度，由_的性质决定.(3)频率f：由_决定，等于波源的振动频率.,(4)波长、波速和频率的关系：v_.,2.波的图象(1)坐标轴：横轴表示各质点的_，纵轴表示该,时刻各质点的_.,平衡位置,位移,各质点,(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻_离开平衡位置的位移.(3)图象：,(4)振动图象与波动图象的比较,(续表),(续表),点b从该时刻开始计时的振动图象.下列说法,【基础检测】1.如图13-2-1甲所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为xa2m和xb6m，图乙为质,甲,乙,图13-2-1,A.该波沿x方向传播，波速为1m/sB.该波的频率为0.125Hz,C.质点a经过4s振动的路程为4mD.此时刻质点a的速度沿y方向E.质点a在t2s时速度为零,解析：由题图可知，该简谐横波波长为8m，周期T,向上运动，所以该波沿x方向传播，A错误，B正确；经过4s(半个周期)质点a振动的路程为2A1m，C错误；此刻质点a运动方向与质点b相反，沿y方向，D错误；在t2s时质点a在波谷处，速度为0，E正确.,答案：ACD,三、波的干涉和衍射现象,多普勒效应,1.波的干涉,相同,加强区,减弱区,(1)条件：两列波的频率必须_.(2)现象：形成_和_相互隔开的稳定的干涉,图样.,小,相差不多,绕过障碍物,2.波的衍射(1)条件：障碍物或孔的尺寸比波长_或_.(2)现象：波能够_或孔继续向前传播.,3.多普勒效应(1)条件：声源和观察者之间有_.(2)现象：观察者感到_发生变化.(3)实质：声源频率_，观察者接收到的频率_.,相对运动,频率,不变,变化,【基础检测】2.下列物理现象：在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；“闻其声而不见其人”；学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；当正在鸣笛的火车向着我们疾驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高.是波的_现象；属于波的衍射现象的是_；属于多普勒效应的是_.,答案：反射,考点1,波的传播的多解问题,重点归纳1.造成波动问题多解的主要因素(1)周期性时间周期性：时间间隔t与周期T的关系不明确.空间周期性：波传播的距离x与波长的关系不明确.(2)双向性传播方向双向性：波的传播方向不确定.振动方向双向性：质点振动方向不确定.,2.解决波的多解问题的思路,一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系t或x，若此关系为时间，则tnTt(n0,1,2，)；若此关系为距离，则xnx(n0,1,2，).,典例剖析例1：(多选，2016年湖北龙泉中学、宜昌一中联考)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t0时刻的波形如图13-2-2中实线所示，t0.1s时刻的波形如图中虚线所示.波源不在坐标原点O，P是传播介质中离坐标原点xP2.5m处的一个质点.则,以下说法正确的是(,),图13-2-2,A.质点P的振幅为0.1mB.波的频率可能为7.5Hz,C.波的传播速度可能为50m/s,D.在t0.1s时刻与P相距5m处的质点一定沿x轴正方,向运动,E.在t0.1s时刻与P相距5m处的质点可能是向上振动，,也可能是向下振动,思维点拨：解答本类题目，要熟悉波的传播规律，注意波的传播方向和传播距离或所用的时间.,v50m/s，选项C正确；波的传播过程是振动形式的传播，质点不会沿波传播方向运动，选项D错误；在t0.1s时刻与P相距5m处的质点可能是向上振动，也可能是向下振动，选项E正确.,答案：ACE,备考策略：(1)熟悉波的传播规律；(2)由波形图求出波长，根据波的传播方向求出周期及波速大小通式.(3)要抓住波的周期性，确定周期与时间(或者传播距离与波长)的关系.,【考点练透】,1.(2015年新课标全国卷)甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播，波速均为v25cm/s.两列波在t0时的波形曲线如图13-2-3所示.求：,图13-2-3,(1)t0时，介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点,的x坐标.,(2)从t0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为16cm,的质点的时间.,解：(1)两列波的振幅均为8cm，故偏离平衡位置位移为,16cm的质点应为两列波的波峰相遇处的质点.,根据波形图可知，甲、乙的波长分别为甲50cm，乙60cm,则甲、乙两列波的波峰坐标分别为x甲(5050k1)cm(k10，1，2，3，)x乙(5060k2)cm(k20，1，2，3，)综上分析，所有波峰和波峰相遇的质点x坐标应为x(50300n)cm(n0，1，2，3，).(2)偏离平衡位置位移为16cm对应为两列波的波谷相遇.t0时，波谷之差,整理可得x10(6n15n2)5波谷之间最小的距离为x5cm两列波相向传播，相对速度为2v50cm/s所以出现偏离平衡位置位移为16cm的最短时间,考点2,波的干涉、衍射、多普勒效应,重点归纳波的干涉现象中加强点、减弱点的两种判断方法(1)公式法某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差r.当两波源振动步调一致时.若rn(n0,1,2，)，则振动加强；,当两波源振动步调相反时.,若rn(n0,1,2，)，则振动减弱.(2)图象法,在某时刻波的干涉的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点，一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减弱点，各加强点或减弱点各自连接而成以两波源为中心向外辐射的连线，形成加强线和减弱线，两种线互相间隔，加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间.,典例剖析,例2：如图13-2-4所示，在某一均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为X0.1sin20t(m)，介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4m和5m，两波源形成的简谐波分别沿AP、BP方向传播，波速都是10m/s.,图13-2-4,(1)求简谐横波的波长.(2)通过分析说明P点是振动加强还是减弱.,vT100.11m.(2)P点与A、B两波源间的距离之差xBPAP1m，为1个波长，又A、B两点振动情况完全相同，所以P点是振动加强.,【考点练透】,2.如图13-2-5所示表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇.图中实线表示波峰，虚线表示波谷，c和f分别为ae和bd的中点，则：,图13-2-5,(1)在a、b、c、d、e、f六点中，振动加强的点是_.振动减弱的点是_.(2)若两振源S1和S2振幅相同，此时刻位移为零的点是_.,答案：(1)a、c、e,b、d、f(2)b、c、d、f,波的传播方向与质点振动方向的互判,易错点1.互判方法,(续表),2.求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一,看、二找”的方法,(1)分清振动图象与波动图象，看清横坐标.,(2)看清横、纵坐标的单位，尤其要注意单位前的数量级.(3)找准波动图象对应的时刻.(4)找准振动图象对应的质点.,例3：(多选)简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距10m的两质点，波先传到P，当波传到Q开始,),计时，P、Q两质点的振动图象如图13-2-6所示，则(图13-2-6A.质点Q开始振动的方向沿y轴正方向B.该波的周期为6sC.该波从P传到Q的时间可能为7sD.该波的传播速度可能为2m/sE.该波的波长可能为6m,解析：由图线可知，质点Q开始起振的方向沿y轴正方向，选项A正确；振动由P向Q传播，由图线可知T6s，故振动从P传到Q的时间可能为(nT4)s(6n4)s，(n0、1、2、3、)，因为n为整数，故不可能为7s，选项B正确，C错误；,答案：ABE,备考策略：此题是对振动图象及机械波传播问题的考查；首先要掌握已知振动图象判断质点振动方向的基本方法以及波速、波长及周期的关系；此题中要考虑波形传播的重