高考物理一轮复习 机械振动 机械波 光 电磁波 相对论简介 基础课时2 机械波课件（选修34）.ppt

基础课时2机械波 知识梳理 知识点一 机械波横波和纵波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 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 形式 能量 迁移 波源的 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 知识点二 横波的图象波速 波长和频率的关系1 横波的图象 1 坐标轴 横轴表示各质点的 纵轴表示该时刻各质点的 4a 零 垂直 波峰 波谷 同一直线 密部 疏部 平衡位置 位移 2 意义 表示在波的传播方向上 某时刻各质点离开 的位移 3 图象 2 波长 波速 频率及其关系 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 位置 平衡 相同 介质 3 频率f 由波源决定 等于波源的 4 波长 波速和频率的关系 知识点三 波的干涉和衍射现象多普勒效应1 波的干涉和衍射 振动频率 f 相同 干涉图样 尺寸 绕过障碍物 2 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 思考 下列说法是否正确 正确的画 错误的画 1 在机械波传播过程中 介质中的质点随波的传播而迁移 2 周期或频率 只取决于波源 而与v 无直接关系 3 波速v取决于介质的性质 它与t 无直接关系 只要介质不变 v就不变 如果介质变了 v也一定变 4 两列波在介质中叠加 一定产生干涉现象 5 一切波都能发生衍射现象 6 多普勒效应说明波源的频率发生变化 答案 1 2 3 4 5 6 诊断自测 1 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 速度的最大值一定为vc 开始振动的方向沿y轴正向或负向取决于它离波源的距离d 若p点与波源距离s vt 则质点p的位移与波源的相同 解析由于没有能量损失 故p与波源的振幅相同 a正确 质点的振动速度与波传播的速度是两个概念 故b错误 介质中所有质点开始振动的方向都与波源的起振方向相同 故c错误 若p点与波源距离s vt 则质点p与波源之间的距离为一个波长 故质点p与波源的位移总是相同的 d正确 答案ad 2 2015 北京理综 15 周期为2 0s的简谐横波沿x轴传播 该波在某时刻的图象如图1所示 此时质点p沿y轴负方向运动 则该波 图1a 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 答案b 3 图2中s为在水面上振动的波源 m n是水面上的两块挡块 其中n板可以上下移动 两板中间有一狭缝 此时测得a处水没有振动 为使a处水也能发生振动 可采用的方法是 图2 a 使波源的频率增大b 使波源的频率减小c 移动n使狭缝的间距增大d 移动n使狭缝的间距减小解析使孔满足明显衍射的条件即可 或将孔变小 或将波长变大 b d正确 答案bd 4 2016 河南洛阳名校联考 火车上有一个声源发出一定的乐音 当火车静止 观测者也静止时 观测者听到并记住了这个乐音的音调 以下情况中 观测者听到这个乐音的音调比原来降低的是 a 观测者静止 火车向他驶来b 观测者静止 火车离他驶去c 火车静止 观测者乘汽车向着火车运动d 火车静止 观测者乘汽车远离火车运动解析观测者听到这个乐音的音调比原来降低 也就是观测者接收到的声波频率降低 根据多普勒效应 声源与观测者相互远离 选项b d正确 答案bd 5 如图3所示 实线和虚线分别表示振幅 频率均相同的两列波的波峰和波谷 此刻 m是波峰与波峰相遇点 下列说法中正确的是 图3 答案bd 考点一波动图象与波速公式的应用1 波动图象的信息 如图4所示 图4 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 波速与波长 周期 频率的关系 例1 2016 苏北四市联考 一列向右传播的简谐波在t 1s时刻的波形如图5所示 再经过0 7s x 7m处的质点p第一次从平衡位置向上振动 此时o处质点处于 填 波峰 波谷 或 平衡位置 该列波的周期t s 图5 答案平衡位置0 2s 例2 2015 重庆理综 11 2 图6为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图 质点p的振动周期为0 4s 求该波的波速并判断p点此时的振动方向 图6 答案2 5m s沿y轴正方向 方法提炼波的传播方向与质点振动方向的互判方法 变式训练 1 一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波 波速为4m s 某时刻波形如图7所示 下列说法正确的是 图7a 这列波的振幅为4cmb 这列波的周期为1sc 此时x 4m处的质点沿y轴负方向运动d 此时x 4m处的质点的加速度为0 答案d 考点二振动图象和波的图象的关联分析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 例3 2014 北京理综 17 一简谐机械横波沿x轴正方向传播 波长为 周期为t t 0时刻的波形如图8甲所示 a b是波上的两个质点 图乙是波上某一质点的振动图象 下列说法正确的是 图8a t 0时质点a的速度比质点b的大b t 0时质点a的加速度比质点b的小c 图乙可以表示质点a的振动d 图乙可以表示质点b的振动 解析图甲为波的图象 图乙为振动图象 t 0时刻 a质点在波峰位置 速度为零 加速度最大 b质点在平衡位置 加速度为零 速度最大 故选项a b错误 在波的图象中根据同侧法由传播方向可以判断出质点的振动方向 所以t 0时刻 b点在平衡位置且向下振动 故选项c错误 d正确 答案d 2 t 0时 a在最大位移处 所以a的振动图象如图 答案见解析 变式训练 2 2015 天津理综 3 图9甲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xa 2m和xb 6m 图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象 下列说法正确的是 图9 a 该波沿 x方向传播 波速为1m sb 质点a经4s振动的路程为4mc 此时刻质点a的速度沿 y方向d 质点a在t 2s时速度为零 答案d 2 多普勒效应的成因分析 1 接收频率 观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数 2 当波源与观察者相互靠近时 观察者接收到的频率变大 当波源与观察者相互远离时 观察者接收到的频率变小 例4 2014 全国大纲卷 18 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 解析波峰与波谷相遇时 振幅相消 故实际振幅为 a1 a2 故选项a正确 波峰与波峰相遇处 质点的振幅最大 合振幅为a1 a2 但此处质点仍处于振动状态中 其位移随时间按正弦规律变化 故选项b错误 振动减弱点和加强点的位移随时间按正弦规律变化 选项c错误 波峰与波峰相遇时振动加强 波峰与波谷相遇时振动减弱 加强点的振幅大于减弱点的振幅 故选项d正确 答案ad 变式训练 3 多普勒效应 如图10所示 向左匀速运动的小车发出频率为f的声波 车左侧a处的静止的人感受到的声波的频率为f1 车右侧b处的静止的人感受到的声波的频率为f2 则 图10a f1 f f2 fb f1 f f2 fc f1 f f2 fd f1 f f2 f解析本题考查的是对多普勒效应的认识 波源朝向观察者运动时 观测频率大于波源的频率 波源远离观察者运动时 观测频率小于波源的频率 d正确 d 4 波的干涉 衍射 一列简谐横波 某时刻的波形图如图11甲所示 从该时刻计时 波上质点a的振动图象如图乙所示 则 图11 a 若此波传播过程中遇到频率为1 25hz的同类波 一定会发生干涉 产生稳定的干涉图样b 若此波传播过程中遇到波长为20m的同类波 一定会发生干涉 产生稳定的干涉图样c 若此波传播过程中遇到的障碍物的尺寸为2000m 可能发生明显衍射现象d 该波的传播速度为2 5m s 答案ab 1 2015 四川理综 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 2 多选 2014 新课标全国卷 34 1 如图12 a 为一列简谐横波在t 2s时的波形图 图 b 为媒质中平衡位置在x 1 5m处的质点的振动图象 p是平衡位置为x 2m的质点 下列说法正确的是 图12a 波速为0 5m sb 波的传播方向向右c 0 2s时间内 p运动的路程为8cmd 0 2s时间内 p向y轴正方向运动 答案ac 3 2016 天津六校三模 一水平长绳上系着一个弹簧和小球组成的振动系统 小球振动的固有频率为2hz 现在长绳两端分别有一振源p q同时开始以相同振幅a上下振动了一段时间 某时刻两个振源在长绳上形成的波形如图13所示 两列波先后间隔一段时间经过弹簧振子所在位置 观察到小球先后出现了两次振动 小球第一次振动时起振方向向上 且振动并不显著 而小球第二次发生了共振现象 则 图13 a 由p振源产生的波先到达弹簧处b 两列波可能形成干涉c 由q振源产生的波的波速较接近2m sd 绳上会出现振动位移大小为2a的点 答案