高考物理人教版一轮复习课件选修3-4第2节机械波.ppt

第2节机械波 基础过关 考点研析 基础知识 一 机械波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 基础过关紧扣教材 自主落实 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的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上的波 有和 形式 能量 迁移 波源 4A 零 垂直 波峰 波谷 同一直线 密部 疏部 二 波长 频率和波速1 波长 在波动中 振动相位总是的两个相邻质点间的距离 2 波速v 波在介质中的传播速度 由本身的性质决定 3 频率f 由波源决定 等于波源的 相同 介质 振动频率 f 三 波特有的现象1 波的叠加几列波相遇时 每列波都能够继续传播而不互相干扰 只是重叠的区域里 任一个质点的总位移等于各列波分别引起的位移的 2 波的干涉和衍射 保持各自的状态 矢量和 相同 尺寸 干涉图样 绕过障碍物 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 四 惠更斯原理1 内容 介质中任一波面上的各点 都可以看做发射子波的 其后任意时刻 这些子波在波前进方向的就是新的波面 2 应用 如果知道某时刻一列波的某个的位置 还知道波速 利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个的位置 从而确定波的传播方向 相对运动 频率 不变 变化 波源 包络面 波面 波面 1 在水平方向传播的波为横波 2 在机械波中各质点不随波的传播而迁移 3 机械波在传播过程中 各质点振动的周期 起振方向都相同 4 机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍 5 波速表示介质中质点振动的快慢 6 两列波在介质中叠加 一定产生干涉现象 7 一切波都能发生衍射现象 8 多普勒效应说明波源的频率发生变化 9 发生多普勒效应时 波源发出的频率不变 过关巧练 1 思考判断 2 平静湖面传播着一列水面波 横波 在波的传播方向上有相距3m的甲 乙两小木块随波上下运动 测得两小木块每分钟都上下30次 甲在波谷时 乙在波峰 且两小木块之间有一个波峰 这列水面波 A 频率是30HzB 波长是3mC 波速是1m sD 周期是0 1s C 3 多选 两列振动方向相同 振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇 下列说法正确的是 A 波峰与波谷相遇处质点的振幅为 A1 A2 B 波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1 A2C 波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移D 波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅 AD 解析 空间某一质点的位移等于两列波同时在该点引起位移的矢量和 对于相干波 在某一点是加强点 则两列波在该点振动方向始终相同 该点振动加强 但该质点的位移不是始终为最大位移 B错误 波峰和波谷相遇处质点是减弱点 两列波在该点振动方向始终相反 振动减弱 位移等于两列波同时在该点引起的位移的矢量和 不一定总小于加强点的位移 C错误 加强点处的质点的振幅为A1 A2 减弱点处质点的振幅为 A1 A2 A1 A2 A1 A2 A D正确 考点一机械波的形成与传播 考点研析核心探究 重难突破 1 波动图像的信息 如图所示 1 直接读取振幅A和波长 以及该时刻各质点的位移 2 确定某时刻各质点加速度的方向 并能比较其大小 3 结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向 2 波的传播方向与质点振动方向的互判方法 典例1 周期为2 0s的简谐横波沿x轴传播 该波在某时刻的图像如图所示 此时质点P沿y轴负方向运动 则该波 A 沿x轴正方向传播 波速v 20m sB 沿x轴正方向传播 波速v 10m sC 沿x轴负方向传播 波速v 20m sD 沿x轴负方向传播 波速v 10m s B 针对训练 如图所示 一列简谐横波沿x轴正方向传播 从波传到x 5m的M点时开始计时 已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0 4s 下面说法中错误的是 A 这列波的波长是4mB 这列波的传播速度是10m sC 质点Q x 9m 经过0 5s才第一次到达波峰D M点以后的各质点开始振动时的方向都是向下 C 考点二振动图像与波的图像的综合应用 振动图像与波的图像的比较 A 此后再经6s该波传播到x 24m处B M点在此后第3s末的振动方向沿y轴正方向C 波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向D 此后M点第一次到达y 3m处所需时间是2s AB 针对训练 多选 图 甲 为一列简谐横波在t 2s时的波形图 图 乙 为介质中平衡位置在x 0 5m处的质点的振动图像 P是平衡位置x 1m的质点 下列说法正确的是 A 波速为0 5m sB 波的传播方向向x轴负方向C 0 2s时间内 P运动的路程为8cmD 当t 7s时 P恰好经平衡位置向 y方向运动 AC 考点三波的多解问题 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t nT t n 0 1 2 若此关系为距离 则x n x n 0 1 2 典例3 多选 一列简谐横波沿x轴正方向传播 在x 2m处的质点的振动图像如图 甲 所示 在x 8m处的质点的振动图像如图 乙 所示 下列说法正确的是 AC A x 2m处的质点在平衡位置向y轴正方向振动时 x 8m处的质点在波峰位置B 在0 4s内x 2m处和x 8m处的质点通过的路程均为6cmC 该波的波长可能为8mD 该波的传播速度可能为2m s 针对训练1 多选 一列简谐横波沿直线传播 该直线上平衡位置相距9m的a b两质点的振动图像如图所示 下列描述该波的图像可能正确的是 AC 针对训练2 多选 如图所示 一列简谐波沿一直线向左传播 当直线上某质点a向上运动到达最大位移时 a点右方相距0 15m的b点刚好向下运动到最大位移处 则这列波的波长可能是 A 0 6mB 0 3mC 0 2mD 0 1m BD 考点四波的衍射和干涉多普勒效应 1 干涉图样及其特点 1 干涉图样 如图所示 2 特点 加强区和减弱区的位置固定不变 加强区始终加强 减弱区始终减弱 加强区与减弱区不随时间变化 加强区与减弱区互相间隔 3 振动加强点和减弱点 加强点 振动的振幅等于两列波振幅之和 A A1 A2 减弱点 振动的振幅等于两列波振幅之差 A A1 A2 2 加强点和减弱点的理解 1 若两列波在某处引起的位移方向相同 合位移变大 则此点为加强点 相反 若两列波在某处引起的位移方向相反 合位移变小 则此点为减弱点 2 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 4 若振幅变大 则振动加强 若振幅变小 则振动减弱 3 多普勒效应的特点 1 发生多普勒效应时 波源发出的频率不变 只是观察者接收到的频率发生了变化 2 当波源和观察者之间的距离减小时 观察者接收到的频率升高 当波源和观察者之间的距离增大时 观察者接收到的频率降低 典例4 多选 如图所示 为两列波在空间相遇叠加 其中实线代表的甲波向右传播 虚线代表的乙波向左传播 则 A A B点是振动加强点B A D点是振动加强点C B E点是振动减弱点D D F点是振动减弱点 BC 解析 在A F点甲波向下振动 乙波也向下振动 故A F点是振动加强点 同理可以判断出在D点甲 乙两波都向上振动 是振动加强点 在B E两点两波的波峰和波谷相遇 故是振动减弱点 故B C正确 针对训练 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 分别属于波的 A 反射 衍射