【优化方案】高考物理总复习 第一章第二节 机械波课件 新人教版选修34.ppt

第二节机械波 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 波源 介质 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 能量 垂直 二 描述机械波的物理量1 波长 在波动中振动相位总是 的两个相邻质点间的距离 用 表示 2 频率f 在波动中 介质中各质点的振动频率都是相同的 都等于 的振动频率 相同 波源 介质 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 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 平衡位置 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 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时 某些区域的振动 某些区域的振动 这种现象叫波的干涉 2 条件 两列波的频率相同 3 干涉和衍射是波特有的现象 波同时还可以发生反射 折射 加强 减弱 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 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1 2010 高考天津卷 一列简谐横波沿x轴正向传播 传到m点时波形如图1 2 1所示 再经0 6s n点开始振动 则该波的振幅a和频率f为 图1 2 1a a 1mf 5hzb a 0 5mf 5hzc a 1mf 2 5hzd a 0 5mf 2 5hz 解析 选d 从图中可以看出振幅为0 5m a c错误 从图可看出波长 4m 波速v x t 10m s 得频率为2 5hz b错误 d正确 二 简谐横波常见问题分类1 由t时刻波形图画t t时刻的波形图 1 平移法 先算出经 t时间波传播的距离 x v t 再把波形沿波的传播方向平移 x 当 x 即 x n x时 可采取去整 n 留零 x 的方法只需平移x即可 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 特别提醒 1 计算波速既可应用v f或v 也可以应用v 2 应用波的图象 要注意 波动多解问题一般先考虑波传播的 双向性 再考虑 周期性 即时应用2 2010 高考安徽卷 一列沿x轴正方向传播的简谐横波 某时刻的波形如图1 2 2所示 图1 2 2 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 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v增大 位移减小 回复力减小 因此加速度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3 2012 黄冈质检 如图1 2 3所示为t 0时刻两波源间的波形图象 图1 2 3 波源s1和波源s2分别位于坐标原点和x 1 2m处 质点m位于x 0 6m处 此时图中x 0 4m和x 0 8m处的p q两质点刚开始振动 已知两列波的波速均为v 0 4m s 振幅均为a 2cm 其中波源s1只振动了一个周期 下列判断正确的是 a t 0 5s时 质点p q都刚好运动到m点b t 1s时 x 0 4m与x 0 8m之间的质点速度均为零c t 2 25s时 质点m的位移为4cmd t 4s时 x 0 3m处质点的位移为2cm 解析 选d 由于质点并不随波做定向移动 所以a错误 t 1s时 两波叠加情况如图甲所示 可得x 0 4m和x 0 8m处质点为加强点且正在向下振动 x 0 6m处质点为加强点且正在向上振动 所以b错误 由于波源s1只振动一个周期 所以在t 2 25s时s1产生的一个波形已经传过m点 所以m点的位移不可能超过2cm c错误 当t 4s时 如图乙所示区间只剩下波源s2产生的波 图中虚线 由图可知d正确 2011 高考新课标全国卷 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 周期一定为tc 速度的最大值一定为vd 开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离e 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 一维简谐波的振幅 周期与波源的振幅 周期相等 故a b正确 p点振动速度的最大值与传播速度没有关系 故c错误 各质点的起振方向都一样 故d错 由s vt 知 p点与波源振动同步 故e对 答案 abe 如图1 2 4所示 甲是一列横波在某一时刻的波动图象 乙是在x 6m处的质点从该时刻开始计时的振动图象 a b是介质中两个质点 下列说法正确的是 图1 2 4 a 这列波沿x轴的正方向传播b 这列波的波速是2m sc b比a先回到平衡位置d a b两质点的振幅都是10cm 解析 由振动图象得x 6m处的质点该时刻向y轴正向运动 对照波动图象可知 波的传播方向为x轴负向 a错误 此刻b向平衡位置运动 a远离平衡位置运动 b先回到平衡位置 c正确 答案 bc 图1 2 5 2010 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1 2 5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 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 解析 图1 2 6 1 b点向y轴正方向运动时 由题意可知a b的波形如图1 2 6所示 只画一个波长内的情况 图1 2 7 答案 ac 图1 2 8 2010 高考课标全国