【优化方案】浙江省高考物理总复习 第11章第二节 机械波课件 大纲人教版.ppt

第二节机械波 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 第二节机械波 基础知识梳理 基础知识梳理 一 机械波1 机械波的形成条件 1 有发生机械振动的 2 有传播 如空气 水等 2 传播特点 1 传播振动形式 传递 传递信息 2 质点不随波迁移 波源 介质 能量 垂直 相同 波源 3 波速v 波长 和频率f 周期t的关系公式 v f机械波的速度大小由 决定 与机械波的频率无关 三 机械波的图象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 简谐波的图象是正弦 或余弦 曲线 介质 平衡位置 位移 2 物理意义 某一时刻介质中各质点相对 的位移 四 波的衍射1 定义 波可以绕过障碍物继续传播的现象 2 发生明显衍射的条件 只有缝 孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长 或者 时 才会发生明显的衍射现象 平衡位置 相差不多 小于波长 五 波的干涉1 波的叠加原理 几列波相遇时能保持各自的运动状态 继续传播 在它们重叠的区域里 介质的质点同时参与这几列波引起的振动 质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和 2 波的干涉 1 定义 频率相同的两列波叠加 使某些区域的振动 某些区域的振动 这种现象叫波的干涉 加强 减弱 2 条件 两列波的频率相同 干涉和衍射是波特有的现象 波同时还可以发生反射 折射 六 多普勒效应由于波源与观察者互相 或者互相 时 接收到的波的 与波源频率不相等的现象 靠近 远离 频率 课堂互动讲练 一 振动图象与波动图象的比较波的振动图象与波动图象虽然形状相同 但所研究的对象 意义 特点等有所不同 所以 要掌握两者的区别 及在某些情况下两者的相互转化 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 一列沿着x轴正方向传播的横波 在t 0时刻的波形如图11 2 1甲所示 图甲中某质点的振动图象如图乙所示 质点n的振幅是 m 振动周期为 s 图乙表示质点 从质点k l m n中选填 的振动图象 该波的波速为 m s 图11 2 1 解析 从甲 乙图可看出波长 2 0m 周期t 4s 振幅a 0 8m 乙图中显示t 0时刻该质点处于平衡位置向上振动 甲图波形图中 波向x轴正方向传播 则l质点正在平衡位置向上振动 波速v t 0 5m s 答案 0 84l0 5 2 质点振动方向与波传播方向的互判 3 波的多解性问题造成波动问题多解的主要因素有 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 3 波形的隐含性形成多值解 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 形成相关波动问题的多值解 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 2010年高考安徽理综卷 一列沿x轴正方向传播的简谐横波 某时刻的波形如图11 2 2所示 p为介质中的一个质点 从该时刻开始的一段极短时间内 p的速度v和加速度a的大小变化情况是 a v变小 a变大b v变小 a变小c v变大 a变大d v变大 a变小 图11 2 2 解析 选d 由题图知波传播方向沿x轴正方向 根据质点振动方向与波的传播方向的关系可知质点p的速度方向在该时刻开始的一段极短时间内沿y轴正方向 即向该质点的平衡位置运动 因此p质点速度增大 质点p做简谐运动 向平衡位置运动 距离平衡位置的位移减小 所受回复力减小 因此加速度a减小 即v变大 a减小 故只有选项d正确 2 现象判断法 若某点总是波峰与波峰 或波谷与波谷 相遇 则该点为加强点 若总是波峰与波谷相遇 则为减弱点 不能认为加强点的位移永远最大 减弱点的位移永远最小 用一条曲线将加强点连接起来 这条曲线上的点都是加强点 把减弱点用曲线连接起来 曲线上的点都是减弱点 加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 2011年杭州质量检测 如图11 2 3所示表示两列相干水波某时刻的波峰和波谷位置 实线表示波峰 虚线表示波谷 相邻实线与虚线间的距离为0 2m 波速为1m s 在图示范围内可以认为这两列波的振幅均为1cm c点是相邻实线与虚线间的中点 则 图11 2 3 a 图示时刻a b两点的竖直高度差为2cmb 图示时刻c点正处于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点的位移为零解析 选bd 图示时刻点a b d振动加强 a b间高度差hab 4a 4cm a d间高度差为零 图示时刻点c在水面 根据上下坡法 点c由水面向上运动 图示时刻e f振动减弱 位移为零 到两波源的路程差为半波长的奇数倍 波长为0 4m 周期为0 4s 经过时间 t 0 1s 0 25t 两列波的平衡位置传到a点 则位移为零 2 波源不动 观察者朝向波源以某一速度运动 由于相对速度增大而使得单位时间内通过观察者的完全波的个数增多 接收频率增大了 同理可知 当观察者背离波源运动时 接收频率将减小 3 观察者不动 波源朝向观察者以某一速度运动 由于波长变短 而使得单位时间内通过观察者的完全波的个数增多 接收频率亦增大 同理可知 当波源背离观察者运动时 接收频率将减小 即时应用 即时突破 小试牛刀 4 站在火车站台上的旅客听到路过火车鸣笛声的音调 注 音调由频率决定 频率大时音调高 频率小时音调低 变化情况 以下说法正确的是 a 当火车进站时 鸣笛声的音调变低b 当火车进站时 鸣笛声的音调变高c 当火车离站时 鸣笛声的音调变低d 当火车离站时 鸣笛声的音调变高 解析 选bc 根据多普勒效应 火车进站时 波源向观察者靠近 旅客听到的鸣笛声的音调变高 当火车离站时 旅客听到的鸣笛声的音调变低 故b c正确 经典题型探究 2009年高考江苏卷 在t 0时刻 质点a开始做简谐运动 其振动图象如图11 2 4所示 质点a振动的周期是 s t 8s时 质点a的运动沿y轴的 方向 填 正 或 负 质点b在波的传播方向上与a相距16m 已知波的传播速度为2m s 在t 9s时 质点b偏离平衡位置的位移是 cm 图11 2 4 思路点拨 振动周期由图象可直接得出 经过 t时间后a b两质点的振动情况需要根据波的传播规律及波的周期性来判断 答案 4正10 2009年高考福建理综卷 图11 2 5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 图11 2 5 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 解析 由质点q的振动图象可知 t 0 15s时 q正处于最低点 加速度达到正向最大 选项a对 t 0 10s时 q正处于平衡位置向下运动 故波是向左传播的 所以t 0 15s时 质点p运动方向沿y轴负方向 选项b对 答案 ab 2010年高考四川卷改编题 一列简谐横波沿直线由a向b传播 a b相距0 45m 如图11 2 6是a处质点的振动图象 当a处质点运动到波峰位置时 b处质点刚好到达平衡位置 这列波的波速可能是 图11 2 6 a 4 5m sb 3 0m sc 1 5m sd 0 7m s 思路点拨 1 b点通过平衡位置的速度方向未知 形成多解 2 ab间的距离与波长 的关系不确定形成多解 图11 2 7 图11