重庆市万州区龙宝中学高考物理总复习 第2讲 机械波课件.ppt

第2讲机械波 抓住四个考点 备选视频展台 突破四个考向 随堂基础演练 1 机械波 横波和纵波2 横波的图象3 波速 波长和频率 周期 的关系4 波的干涉和衍射现象多普勒效应 1 对机械波的理解及图象的应用2 波的多解问题3 波的图象与振动图象的综合应用4 波的特有现象 机械振动机械波光电磁波相对论简介备选多媒体展台1 用砂摆显示简谐运动的图像2 单摆3 单摆振动过程中的机械能守恒4 面波的衍射5 多普勒效应6 惠更斯原理7 全反射现象的演示8 光的干涉 杨氏干涉实验9 光的双缝干涉条纹的形成10 光的单缝衍射11 电磁振荡12 电磁振荡的图像13 同时的相对性14 长度的相对性15 时间间隔的相对性 01抓住四个考点 思维驱动 2011 新课标全国卷 一振动周期为t 振幅为a 位于x 0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动 该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播 波速为v 传播过程中无能量损失 一段时间后 该振动传播至某质点p 关于质点p振动的说法正确的是 a 振幅一定为ab 周期一定为tc 速度的最大值一定为vd 开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离e 若p点与波源距离x vt 则质点p的位移与波源的相同 解析机械波是将波源的振动形式和能量向外传递的过程 对简谐波而言 介质中各振动质点的振幅和周期都与波源的相同 a b正确 质点p的振动速度不是波的传播速度v c错误 质点p开始振动的方向与波源开始振动的方向相同 与它们的距离无关 d错误 若p点与波源距离x vt 相差波长 整数倍的质点振动情况都相同 故e正确 答案abe 01抓住四个考点 知识存盘 1 机械波的形成条件 1 有发生机械振动的波源 2 有传播介质 如空气 水等 2 传播特点 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 振动周期和频率相同 3 一个周期内 质点完成一次全振动 通过的路程为 位移为 3 机械波的分类 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 的波 有 和 形式 能量 迁移 波源的 4a 零 垂直 波峰 波谷 同一直线 密部 疏部 思维驱动 01抓住四个考点 如图为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t 0时的波形图 当q点在t 0时的振动状态传到p点时 则 a 1cm x 3cm范围内的质点正在向y轴的负方向运动b q处的质点此时的加速度沿y轴的正方向c q处的质点此时正在波峰位置d q处的质点此时运动到p处 解析由波沿x轴负方向传播知 当q点在t 0时的振动状态传到p点时 波形如图中虚线所示 所以此时1cm x 2cm范围内的质点正在向y轴正方向运动 因此选项a错误 q处质点此时正在波谷位置 加速度沿y轴的正方向 故选项b正确 选项c错误 波传播的是振动的形式和能量 质点并不随波迁移 故选项d错误 答案b 01抓住四个考点 横波的图象 知识存盘 01抓住四个考点 思维驱动 关于公式v f 正确的说法是 a v f适用于一切波b 由v f知 f增大 则波速v也增大c v f三个量中 对同一列波来说 在不同介质中传播时保持不变的只有fd 由v f知 波长是2m的声音比波长是4m的声音传播速度小 解析因波速公式具有普遍意义 故a对 波的频率由波源决定 故c对 答案ac 1 波长 在波动中 振动相位总是 的两个相邻质点间的距离 用 表示 2 波速 波在介质中的传播速度 由 本身的性质决定 3 频率 由 决定 等于 的振动频率 4 波长 波速和频率的关系 v f v t 知识存盘 相同 介质 波源 波源 01抓住四个考点 思维驱动 2011 上海卷 10 两波源s1 s2在水槽中形成的波形如图所示 其中实线表示波峰 虚线表示波谷 则 a 在两波相遇的区域中会产生干涉b 在两波相遇的区域中不会产生干涉c a点的振动始终加强d a点的振动始终减弱 解析由题图知 两列波的波长不相等 不满足波的干涉条件 故b正确 a c d错误 答案b s1 s2 a 两列波的波长不相等 不满足波的干涉条件 01抓住四个考点 1 波的干涉与波的衍射的比较 知识存盘 01抓住四个考点 2 多普勒效应 机械波的特点及各物理量之间的关系 1 介质依存性 机械波离不开介质 2 能量信息性 机械波传播的是振动的形式 能量和信息 3 传播不移性 在传播方向上 各质点只在各自平衡位置附近振动 并不随波迁移 4 时空重复性 机械波传播时 介质中的质点不断地重复着振源的振动形式 5 周期 频率同源性 介质中各质点的振动周期均等于振源的振动周期且在传播中保持不变 6 起振同向性 各质点开始振动的方向与振源开始振动方向相同 7 波长 波速和频率的关系 v f f由波源决定 v由介质决定 02突破四个考向 典例1 如图所示 实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t 0时刻的波形图 虚线是这列波在t 0 05s时刻的波形图 已知该波的波速是80cm s 则下列说法中正确的是 a 这列波有可能沿x轴正方向传播b 这列波的波长是10cmc t 0 05s时刻x 6cm处的质点正在向下运动d 这列波的周期一定是0 15s 02突破四个考向 质点的振动方向与波的传播方向的互判方法 02突破四个考向 以题说法 1 上下坡法沿波的传播方向看 上坡 的点向下运动 下坡 的点向上运动 简称 上坡下 下坡上 如图右所示 2 带动法如下图所示 在质点p靠近波源一方附近的图象上另找一点p 若p 在p上方 则p向上运动 若p 在p下方 则p向下运动 p p 3 微平移法原理 波向前传播 波形也向前平移 方法 作出经微小时间 t后的波形 如图虚线所示 就知道了各质点经过 t时间到达的位置 此刻质点振动方向也就知道了 图中p点振动方向向下 02突破四个考向 v p 02突破四个考向 变式跟踪1 如图所示为波源o振动1 5s时沿波的传播方向上部分质点振动的波形图 已知波源o在t 0时开始沿y轴负方向振动 t 1 5s时它正好第二次到达波谷 问 1 何时x 5 4m的质点第一次到达波峰 2 从t 0开始至x 5 4m的质点第一次到达波峰这段时间内 波源通过的路程是多少 波长 60cm 审题视角0s至1 5s时间内振源振动1 25个周期 可求出波的周期t及波速v大小 02突破四个考向 02突破四个考向 v 注意 mn间的可能波形及基本波形 02突破四个考向 求解波的多解问题一般思路1 根据初末两时刻的波形图确定传播距离与波长的关系通式 2 根据题设条件判断是唯一解还是多解 3 根据波速公式v x t 或v t f求波速 造成波动问题多解的主要因素有 1 周期性 1 时间周期性 时间间隔 t与周期t的关系不明确 2 空间周期性 波传播距离 x与波长 的关系不明确 2 双向性 1 传播方向双向性 波的传播方向不确定 2 振动方向双向性 质点振动方向不确定 3 波形的隐含性形成多解在波动问题中 往往只给出完整波形的一部分 或给出几个特殊点 而其余信息均处于隐含状态 这样 波形就有多种情况 形成波动问题的多解性 02突破四个考向 借题发挥 02突破四个考向 变式跟踪2 一列横波沿直线传播 在波的传播方向上有a b两点 在t时刻a b两点间形成的波形如图甲所示 在 t 3s 时刻a b两点间形成的波形如图乙所示 已知a b两点间的距离s 9m 则以下说法中正确的是 a 若周期为4s 波一定向右传播b 若周期大于4s 波可能向右传播c 若波速为8 5m s 波一定向左传播d 该波波速可能的最小值为0 5m s 审题视角因本题中没有给出波的传播方向 解答时需要从波的两个可能传播方向入手 分别求出对应物理量 进而得出答案 02突破四个考向 02突破四个考向 典例3 2012 大纲全国卷 20 一列简谐横波沿x轴正方向传播 图 a 是t 0时刻的波形图 图 b 和图 c 分别是x轴上某两处质点的振动图象 由此可知 这两质点平衡位置之间的距离可能是 02突破四个考向 02突破四个考向 借题发挥 表示一个周期 表示一个波长 一振动质点 沿波传播方向上的所有质点 一质点位移随时间的变化规律 某时刻所有质点相对平衡位置的位移 质点振动周期 振幅 各时刻的位移 速度方向 加速度方向 波长 振幅 任意一质点此刻的位移 任意一质点此刻的加速度方向 随时间推移图象延续 但已有形状不变 随时间推移 图象沿传播方向平移 1 振动图象和波的图象的辨析 一个周期 一个波长 02突破四个考向 2 巧解图象问题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 此问题最简单 只要看清横坐标即可 横坐标为x则为波动图象 横坐标为t则为振动图象 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 3 图象问题的易错点 1 不理解振动图象与波的图象的区别 2 误将振动图象看做波的图象或将波的图象看做振动图象 3 不知道波传播过程中任意质点的起振方向就是波源的起振方向 4 不会区分波的传播位移和质点的振动位移 5 误认为质点随波迁移 02突破四个考向 变式跟踪3 图甲为一列简谐横波在t 0 10s时刻的波形图 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 t 0 15s时 质点q的加速度达到正向最大b t 0 15s时 质点p的运动方向沿y轴负方向c 从t 0 10s到t 0 25s 该波沿x轴正方向传播了6md 从t 0 10s到t 0 25s 质点p通过的路程为30cm 02突破四个考向 02突破四个考向 典例4 2012 大纲全国卷 16 在双缝干涉实验中 某同学用黄光作为入射光 为了增大干涉条纹的间距 该同学可以采用的方法有 a 改用红光作为入射光b 改用蓝光作为入射光c 增大双缝到屏的距离d 增大双缝之间的距离 解析由 x l d知 要增大条纹间距 x 将l 增大或将d减小均可以 红光比黄光波长大 故a选项正确 而蓝光比黄光波长小 故b选项错误 增大双缝到屏的距离l 则 x增大 故c选项正确 增大双缝间距d 则 x变小 故d选项错误 答案ac 条纹间距公式 x l d 02突破四个考向 1 波的干涉 1 产生稳定干涉现象的条件 频率相同 振动方向相同 有固定的相位差 2 干涉区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的充要条件 最强 该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍 即 n 最弱 该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍即 2n 1 2 2 波的衍射衍射总是存在 只是明显与不明显而已 很不明显时表现为直线传播 借题发挥 s1 s2 变式跟踪4 利用发波水槽得到的水面波形如图a b所示 则 a 图a b均显示了波的干涉现象b 图a b均显示了波的衍射