高考物理总复习 第11章 机械振动 机械波 光 电磁波（第2课时）机械波课件.ppt

第2课时机械波 基础过关 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 考点一波的形成和传播 波的图象 b 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 形式 能量 迁移 波源 4a 零 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 垂直 波峰 波谷 同一直线 密部 疏部 4 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 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 平衡位置 位移 平衡位置 过关演练 1 根据图甲 乙所列的两图象 分别判断它们属于何种图象 a 甲是振动图象 乙是波动图象b 甲是波动图象 乙是振动图象c 都是波动图象d 都是振动图象 解析波动图象横轴为x轴 表示传播方向及介质中各质点的平衡位置到坐标原点的距离 振动图象横轴为t轴 表示时间 故b正确 答案b 答案acd 要点突破 要点一波的图象1 波动图象的信息 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 例1 周期为2 0s的简谐横波沿x轴传播 该波在某时刻的图象如图所示 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 答案b 要点二振动图象与波的图象的比较 例2 一列简谐横波沿x轴负方向传播 波速v 4m s 已知坐标原点 x 0 处质点的振动图象如图所示 在选项图中能够正确表示t 0 15s时波形图的是 解析由x 0处质点的振动图象可知波的周期t 0 4s 由v 4m s 得 vt 1 6m x 0处质点在t 0 15s时刻的运动情况是在0 0 1m之间的某一位置向平衡位置振动 所以满足以上条件的波的图象为a项 答案a 精练题组 1 多选 如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 如图所示 因波向x轴负方向传播 则此时p点的运动方向沿y轴负方向 b项正确 由图甲可以看出 由于t 0 10s时质点p不处于平衡位置或最大位移处 故从t 0 10s到t 0 25s 质点p通过的路程不为30cm d项错误 答案ab 2 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 答案c 3 多选 如图所示为一列简谐波在某一时刻的波形图 此时刻质点f的振动方向如图所示 则 a 该波沿x轴负方向传播b 质点b和d的运动方向相同c 质点c比质点b先回到平衡位置d 此时质点f和h的加速度相同 答案acd 4 2016 浙江台州选考模拟 一根粗细均匀的较长绳子 右侧固定 现使左侧的s点上下振动 产生一列向右传播的机械波 某时刻第一次形成了如图所示的波形 下列说法中正确的是 a 该波的频率逐渐增大b 该波的频率逐渐减小c 此时s点向下运动d s点的起始振动方向是向下的 解析波速是由介质的性质决定的 与波长无关 故该波的波速保持不变 由图看出 该波的波长逐渐减小 而波速一定 由波速v f知频率逐渐增大 故a正确 b错误 由波的传播方向与s点的振动方向的关系知此时s点向上运动 故c错误 右端刚起振的点的振动方向与波源s的起振方向相同 方向向上 d错 答案a 方法总结 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 基础过关 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 4 波长 波速和频率的关系 考点二波长 频率和波速 c 相同 介质 振动频率 f 过关演练 1 一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波 波速为4m s 某时刻波形如图所示 下列说法中 正确的是 a 这列波的振幅为4cmb 这列波的周期为1sc 此时x 4m处质点沿y轴负方向运动d 此时x 4m处质点的加速度为0 答案d 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 答案c 例1 多选 沿x轴正方向传播的简谐横波 在t 0时刻的波形如图所示 质点p位于x 2cm处 质点q位于x 6cm处 已知x 4cm处依次出现两次波谷的时间间隔为0 4s 则以下判断正确的是 a 这列波的波长是8cmb 质点p和q的位移在任何时候都相同c 这列波的传播速度是20cm sd x 4cm处质点做简谐运动的表达式为y 6sin5 t cm 答案acd 要点二波的多解问题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 例2 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两质点的振动图象如图所示 下列描述该波的图象可能正确的是 答案ac 精练题组 1 男女生二重唱中 女高音和男中音的频率 波长和波速分别为f1 1 v1和f2 2 v2 它们之间的关系是 a f1 f2 1 2 v1 v2b f1 f2 1 2 v1 v2c f1 f2 1 2 v1 v2d 以上说法都不正确解析由于两声音是同一种机械波 因而波速相同 a b均排除 而音调高即是频率高 即f1 f2 再由v f v相同 f1 f2 所以 1 2 因而c正确 d错误 答案c 2 一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示 已知图中质点b的起振时刻比质点a延迟了0 5s b和c之间的距离是5m 以下说法正确的是 a 此列波的波长为2 5mb 此列波的频率为2hzc 此列波的波速为2 5m sd 此列波的传播方向为沿x轴正方向传播 答案d 3 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 答案bd 4 多选 一列横波在t 0时刻的波形如图中实线所示 在t 1s时的波形如图中虚线所示 由此可以判定此波的 a 波长一定是4cmb 周期一定是4sc 振幅一定是2cmd 传播速度一定是1cm s 答案ac 5 一列简谐横波在t 0时刻的波形如图中的实线所示 t 0 02s时刻的波形如图中虚线所示 若该波的周期t大于0 02s 则该波的传播速度可能是 a 2m sb 3m sc 4m sd 5m s 答案b 基础过关 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 考点三波的干涉和衍射现象多普勒效应惠更斯原理 b 保持各自的状态 矢量和 2 波的干涉和衍射 相同 尺寸 绕过障碍物 干涉图样 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 4 惠更斯原理 1 内容 介质中任一波面上的各点 都可以看作发射子波的 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 波源 包络面 波面 波面 过关演练 1 如图所示 p为桥墩 a为靠近桥墩浮出水面的叶片 波源s连续振动 形成水波 此时叶片a静止不动 为使水波能带动叶片振动 可用的方法是 a 提高波源频率b 降低波源频率c 增加波源距桥墩的距离d 减小波源距桥墩的距离 解析叶片a之所以不动 是因为水波不能绕过桥墩传过来 也就是说水波衍射不太明显 而发生明显衍射的条件是 障碍物的尺寸与波长差不多 所以要让叶片a振动起来的方法只能是减小桥墩的尺寸或增大水波的波长 水波的速度一定 减小频率会增大波长 增大频率会减小波长 故a错误 b正确 改变波源与桥墩的距离不会让衍射现象更明显 所以c d错误 答案b 2 多选 一渔船向鱼群发出超声波 若鱼群正向渔船靠近 则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比 a 波速变大b 波速不变c 频率变高d 频率不变解析机械波的传播速度是由介质决定的 与波源的运动速度 观察者的运动速度 波的频率都无关 选项a错误 b正确 这里若以鱼群为参考系 则船向鱼群靠近 对于反射的超声波而言 由于多普勒效应 船上接收器测得反射波的频率会比发射的超声波频率高 因此选项c正确 d错误 答案bc 要点突破 要点一波的干涉理解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 例1 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 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 故选b c 答案bc 要点二多普勒效应理解与应用1 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 2 多普勒效应的应用根据声波的多普勒效应可以测定车辆行驶的速度 根据光波的多普勒效应可以测定遥远天体相对地球的运行速度 例2 下列关于多普勒效应的说法正确的是 a 只有声波才能发生多普勒效应b 当波源与观察者相向运动时 波源自身的频率会变大c 只要声源在运动 观察者听到的声音的音调就会变高d 当声源相对观察者运动时 观察者听到的声音音调可能变高 也可能变低 解析多普勒效应是指当波源和观察者之间有相对运动时 观察者接收到的波的频率发生变化的现象 波源自身的频率不会变化 b错 声波和观察者之间相对远离时观察者接收到的波的频率变低 反之变高 音调由频率决定 故c错 d对 在电磁波的传播中也有这一现象 故a错 答案d 精练题组 1 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 干涉 多普勒效应b 折射 衍射 多普勒效应 干涉c 反射 折射 干涉 多普勒效应d 衍射 折射 干涉 多普勒效应 解析在春天里一次闪电过后 有时雷声轰鸣不绝 属于声波的反射 闻其声而不见其人 属于声波的衍射 学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音属于声波的干涉 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属于多普勒效应 正确选项是a 答案a 2 如图所示是两个完全相同的波源在介质中形成的波相叠加而发生的干涉的示意图 实线表示波峰 虚线表示波谷 则下列说法正确的是 a a点为振动加强点 经过半个周期 这一点振动减弱b b点为振动减弱点 经过半个周期 这一点振动加强c c点为振动加强点 经过半个周期 这一点振动仍加强d d点为振动减弱点 经过半个周期 这一点振动加强 解析a c连线所在区域为振动加强区域 经过任意时间 该区域仍然是振动加强区域 选项a错误 c正确 b d连线所在区域为振动减弱区域 经过任意时间 该区域仍然是振动减弱区域 选项b d错