高考物理一轮复习 第12章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 第2讲 机械波课件 新人教版.ppt

走向高考 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 高考总复习 机械振动与机械波光电磁波与相对论 第十二章 第2讲机械波 第十二章 1 知道机械波的特点和分类 2 掌握波速 波长和频率的关系 会分析波的图象 3 理解波的干涉 衍射现象和多普勒效应 掌握波的干涉和衍射的条件 1 机械波的产生 1 定义 机械振动在 中的传播过程 叫做机械波 2 产生条件 和 3 产生过程 沿波的传播方向上各质点的振动都受它前一个质点的带动而做 振动 对简谐波而言各质点振动的 和 都相同 各质点只在自己的 附近振动 机械波 介质 波源 介质 受迫 振幅 周期 平衡位置 2 波的分类 1 横波 质点的振动方向与 垂直 突起部分叫波峰 部分叫波谷 2 纵波 质点的振动方向与波的传播方向在 上 质点分布密的叫 质点分布疏的叫 传播方向 凹陷 一条直线 密部 疏部 3 描述机械波的物理量 1 波长 两个相邻的 在振动过程中对平衡位置的位移 的质点间的距离叫波长 在横波中 两个相邻的 或波谷 间的距离等于波长 在纵波中 两个相邻的 或疏部 间的距离等于波长 在一个周期内机械波传播的距离等于 总是相等 波峰 密部 波长 波源 不变 v f 介质 波的图象 1 图象 在平面直角坐标系中 用横坐标表示介质中各质点的 用纵坐标表示某一时刻 各质点偏离平衡位置的 连接各位移矢量的末端 得出的曲线即为波的图象 简谐波的图象是 或余弦 曲线 2 物理意义 某一时刻介质中 相对平衡位置的位移 平衡位置 位移 正弦 各质点 波特有的现象 1 波的干涉 1 产生稳定干涉的条件 频率相同的两列同性质的波相遇 2 现象 两列波相遇时 某些区域振动总是 某些区域振动总是 且加强区和减弱区互相间隔 3 对两个完全相同的波源产生的干涉来说 凡到两波源的路程差为一个波长 时 振动加强 凡到两波源的路程差为半个波长的 时 振动减弱 加强 减弱 整数倍 奇数倍 2 波的衍射 1 产生明显衍射现象的条件 障碍物或孔 缝 的尺寸跟波长 或者比波长 2 现象 波绕过障碍物继续传播 差不多 更小 答案 1 在机械波传播过程中 介质中的质点并不会随波的传播而迁移 2 3 答案 d 解析 波在同一种介质中传播时速度恒定 而质点的振动是变速运动 a项错误 纵波的传播方向与质点的振动方向平行 b项错误 质点在一个周期内走过的路程为振幅的4倍 与波长无关 c项错误 由于质点做的是受迫振动 因此它的振动频率与波源的振动频率相同 d项正确 答案 d解析 由图知a b两点之间的距离为一个波长 a b两点振动开始时刻相差一个周期 选项ab错误 由波是向右传播的 知选项c错误 d正确 机械波的传播与图象 思路引导 1 由表达式y 10sin 5 t cm可得到哪些信息 2 如何求波动的周期 名师归纳 波的传播方向与质点的振动方向的判断方法 振动图象与波动图象的综合应用 a 在t 0 10s时 质点q向y轴正方向运动b 在t 0 25s时 质点p的加速度方向与y轴正方向相同c 从t 0 10s到t 0 25s 该波沿x轴负方向传播了6md 从t 0 10s到t 0 25s 质点p通过的路程为30cme 质点q简谐运动的表达式为y 0 10sin10 t 国际单位制 答案 1 先由图象读出波长 周期 从而求出波速 再由x vt求出波传播的距离 2 不一定 当从平衡位置或位移最大处计时 才是3a 解析 由q点的振动图象可知 t 0 10s时质点q向y轴负方向振动 选项a错误 由波动图象可知 波向左传播 t 0 10s时质点p向上振动 再经过0 15s时 即t 0 25s时 质点p振动到x轴的下方 加速度沿y轴向上 选项b正确 名师归纳 1 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 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 看清横 纵坐标的单位 尤其要注意单位前的数量级 找准波动图象对应的时刻 找准振动图象对应的质点 2 图象问题的易错点 不理解振动图象与波的图象的区别 误将振动图象看做波的图象或将波的图象看做振动图象 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 不会区分波的传播位移和质点的振动位移 误认为质点随波迁移 1 求横波中质点振动的周期t 2 在图乙中画出t 1s时刻的波形图 至少画出一个波长 3 在图丙中画出平衡位置为x 0 5m处质点的振动图象 t 0时刻开始计时 在图中标出横轴的标度 至少画出一个周期 答案 1 4s 2 如图 a 所示 3 如图 b 所示 2 当t 1s时刻 相当于经过了t 4 又因为波沿x轴正方向传播 故振源o向下运动到负的最大位置处 然后依次画出即可 如图 a 所示 3 x 0 5m处的质点在t 0时处于波峰的位置 故其振动图象如图 b 所示 波的多解问题 造成波动问题多解的主要因素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 如 质点达到最大位移处 则有正向和负向最大位移两种可能 质点由平衡位置开始振动 则起振方向有向上 向下 或向左 向右 两种可能 只告诉波速不指明波的传播方向 应考虑沿两个方向传播的可能 即沿x轴正方向或沿x轴负方向传播 只给出两时刻的波形 则有多次重复出现的可能 解决此类问题时 往往采用从特殊到一般的思维方法 即找到一个周期内满足条件的特例 在此基础上 如知时间关系 则加nt 如知空间关系 则加n 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 2015 济宁一中期末 一列横波在x轴上传播 a b是x轴上相距sab 6m的两质点 t 0时 b点正好到达最高点 且b点到x轴的距离为4cm 而此时a点恰好经过平衡位置向上运动 已知这列波的频率为25hz 1 求经过时间1s a质点运动的路程 2 质点a b在x轴上的距离大于一个波长 求该波的波速 思路引导 形成多解的原因是什么 答案 波传播方向的双向性和波动图象的周期性 名师归纳 在分析多解问题时 要注意以下方面的语言表述 1 波沿x轴传播 是正向还是负向 2 知道两点间的距离 但没准确说明距离为波长的多少倍 3 知道波在两质点间的传播时间 但没明确该时间是周期的多少倍 波的干涉 衍射 多普勒效应 a 图示时刻a b两点的竖直高度差为2cmb 图示时刻c点正处在平衡位置且向水面上运动c f点到两波源的路程差为零d 经0 1s a点的位移为零 答案 bd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 a 女同学从a向b运动过程中 她感觉哨声音调变高b 女同学从e向d运动过程中 她感觉哨声音调变高 c 女同学在点c向右运动时 她感觉哨声音调不变d 女同学在点c向左运动时 她感觉哨声音调变低答案 ad解析 女同学荡秋千的过程中 只要她有向右的速度 她都有靠近声源的趋势 根据多普勒效应 她都感到哨声音调变高 反之女同学向左运动时 她感到音调变低 选项a d正确 b c错误 答案 b 答案 bde t 0时刻 x 22m的质点处于平衡位置 且向上振动 经t 0 2s后到达波峰 d正确 t 0时刻 x 17m的质点处于波峰位置 所以当p处于波峰时 该质点处于波谷 e正确 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 解析 a项 由图乙可知 图甲所示的时刻b点的运动方向为y轴正方向 所以