高考物理一轮复习第十五章机械振动和机械波15.2机械波课件.ppt

第十五章机械振动和机械波 选考部分选修3 4 第2节机械波 栏目导航 1 2 3 4 抓知识点 抓重难点 课时跟踪检测 抓易错点 一 机械波1 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 传播 传播信息 2 质点不随波 3 机械波的分类 1 横波 振动方向与传播方向 有波峰和波谷 2 纵波 振动方向与传播方向 有疏部和密部 波源 介质 能量 迁移 垂直 在同一直线上 4 机械波的描述 1 波长 在波动中 振动相位总是 的两个 质点间的距离 在横波中 两个相邻波峰 或波谷 间的距离等于 在纵波中 两个相邻密部 或疏部 间的距离等于 2 频率 f 波的频率等于波源振动的频率 3 波速 v 单位时间内机械波在介质中所传播的距离 相同 相邻 波长 波长 5 波的图象 1 坐标轴 横坐标表示沿波传播方向上各个质点的 纵坐标表示该时刻各个质点离开平衡位置的 2 意义 表示在波的传播方向上 某时刻各质点离开 的位移 平衡位置 位移 平衡位置 加深理解两种图象的比较 判断正误 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 通过波的图象可以找出任一质点在任意时刻的位移 4 机械波在传播过程中 各质点振动的周期 起振方向都相同 5 机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍 6 波速表示介质中质点振动的快慢 即时突破 二 波的干涉和衍射现象 多普勒效应1 波的干涉和衍射 频率 尺寸 干涉图样 绕过 加深理解1 稳定干涉中 振动加强区域和振动减弱区域的空间位置是不变的 加强区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之和 减弱区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之差 2 振动加强的条件是两波源到该区域中心的距离之差等于波长的整数倍 振动减弱的条件是两波源到该区域中心的距离之差等于半波长的奇数倍 3 只有符合干涉条件的两列波相遇时才能产生干涉现象 任何波都能发生衍射现象 而发生明显衍射现象需要一定的条件 2 多普勒效应 1 多普勒效应 当波源和观察者之间有相对运动时 观察者会感到波的频率发生变化 这种现象叫做多普勒效应 2 波源的频率与观察者接收到的波的频率 波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数 观察者接收到的波的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数 3 多普勒效应的产生 当波源和观察者相对于介质都不动时 观察者接收到的波的频率等于波源的频率 波源相对于介质不动 当观察者靠近波源运动时 观察者接收到的波的频率增大 当观察者远离波源运动时 观察者接收到的波的频率减小 当观察者运动的速度与波速相等时接收不到波 观察者相对于介质不动 当波源接近观察者时 观察者接收到的波的频率增大 当波源远离观察者时 观察者接收到的波的频率减小 注意 发生多普勒效应时 波源的频率没有发生变化 只是观察者接收到的波的频率发生了变化 判断正误 1 两列波在介质中叠加 一定产生干涉现象 2 一切波都能发生衍射现象 3 多普勒效应说明波源的频率发生变化 4 观察者接收到的波的频率发生变化的原因是观察者与波源之间有相对运动 即时突破 1 波动图象的信息 如右图所示 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 多选 2015年海南卷 一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t 0时刻的波形如下图所示 质点P的x坐标为3m 已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0 4s 下列说法正确的是 A 波速为4m sB 波的频率为1 25HzC x坐标为15m的质点在t 0 6s时恰好位于波谷D x坐标为22m的质点在t 0 2s时恰好位于波峰E 当质点P位于波峰时 x坐标为17m的质点恰好位于波谷 例1 答案 BDE 2015年重庆卷 右图为一列沿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 例2 答案 2 5m s沿y轴正方向 波的传播方向与质点振动方向的互判方法 提分秘笈 2015年福建卷 简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播 波速为v 若某时刻在波的传播方向上 位于平衡位置的两质点a b相距为s a b之间只存在一个波谷 则从该时刻起 下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是 跟踪训练1 答案 D 2015年四川卷 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 跟踪训练2 答案 C 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 如图甲所示为一列简谐横波在t 20s时的波形图 图乙是这列波中P点的振动图象 那么该波的传播速度和传播方向是 A v 25cm s 向左传播B v 50cm s 向左传播C v 25cm s 向右传播D v 50cm s 向右传播 例3 答案 B 2015年天津卷 下图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 A 该波沿 x方向传播 波速为1m sB 质点a经过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 跟踪训练3 答案 D 造成波动问题多解的主要因素有 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 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年新课标全国卷 甲 乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播 波速均为v 25cm s 两列波在t 0时的波形曲线如下图所示 求 1 t 0时 介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标 2 从t 0开始 介质中最早出现偏离平衡位置位移为 16cm的质点的时间 例4 解析 1 两列波的振幅均为8cm 故偏离平衡位置位移为16cm的质点应为两列波的波峰相遇处的质点 根据波形图可知 甲 乙的波长分别为 乙 60cm 甲 50cm则甲 乙两列波的波峰坐标分别为x甲 50 k1 50 cm k1 0 1 2 3 x乙 50 k2 60 cm k2 0 1 2 3 综上分析 所有波峰和波峰相遇的质点x坐标应为x 50 300n cm n 0 1 2 3 答案 1 x 50 300n cm n 0 1 2 3 2 0 1s 提分秘笈 一列简谐横波沿直线传播 某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6m 且这两质点之间的波峰只有一个 则该简谐波可能的波长为 A 4m 6m和8mB 6m 8m和12mC 4m 6m和12mD 4m 8m和12m 跟踪训练4 解析 根据题意 可能的波形有三种 如图所示 答案 C 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 多选 2014年全国卷 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 例5 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 在学校运动场上50m直跑道的两端 分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器 两个扬声器连续发出波长为5m的声波 一同学从该跑道的中点出发 向某一端点缓慢行进10m 在此过程中 他听到扬声器声音由强变弱的次数为 A 2B 4C 6D 8解析 该同学在中点时 由于该点到两波源的距离差 x1 0 则该点为加强点 向某一方向缓慢行进10m时 x2 35m 15m 20m 4 则该点仍为加强点 因此 在此过程中 他听到扬声器声音由强变弱的次数为4次 选项B正确 答案 B 跟踪训练5 多选 右图中S为在水面上振动的波源 M N是水面上的两块挡板 其中N板可以上下移动 两板中间有一狭缝 此时测得A处水面没有振动 为使A处水面也能发生振动 可采用的方法是 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 跟踪训练6 多选 如下图甲所示 男同学站立不动吹口哨 一位女同学坐在秋千上来回摆动 据图乙 下列关于女同学的感受的说法正确的是 跟踪训练7 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 如图所示 实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t 0和t 0 06s时刻的波形图 已知在t 0时刻 x 1 5m处的质点向y轴正方向运动 1 判断该波的传播方向 2 若3T 0 06s 4T 求该波的波速大小 例1 答案 1 沿x轴正方向 2 75m s 错后感悟 一是判断传播方向发生错误 二是丢波的周期性 如图所示表示两列相干水波的叠加情况