高考物理一轮复习 机械振动 机械波 光 电磁波相对论简介 第2讲 机械波课件.ppt

第2讲机械波 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 机械波横波和纵波 考纲要求 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 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 波源的 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的波 有和 垂直 波峰 波谷 同一直线 密部 疏部 1 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 横波的图象波速 波长和频率 周期 的关系 考纲要求 平衡位置 位移 平衡位置 3 图象 4 应用 直接读取和 以及该时刻各质点的 确定某时刻各质点加速度和速度的 并能比较大小 结合波的传播方向可确定各质点的或由各质点的振动方向确定波的 振幅a 波长 位移 方向 振动方向 传播方向 2 波长 波速 频率及其关系 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 相同 介质 振动频率 f 判断正误 正确的划 错误的划 1 在机械波传播过程中 介质中的质点随波的传播而迁移 2 周期或频率 只取决于波源 而与v 无直接关系 3 波速v取决于介质的性质 它与t 无直接关系 只要介质不变 v就不变 如果介质变了 v也一定变 4 波可以传递振动形式和能量 答案 1 2 3 4 1 波的干涉和衍射 波的干涉和衍射现象多普勒效应 考纲要求 相同 尺寸 干涉图样 绕过障碍物 2 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 判断正误 正确的划 错误的划 1 发生多普勒效应时 波源的真实频率不会发生任何变化 只是观察者接收到的波的频率发生了变化 2 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 答案 1 2 1 关于公式v f 正确的说法是 a v f适用于一切波b 由v f知 f增大 则波速v也增大c v f三个量中 对同一列波来说 在不同介质中传播时保持不变的只有fd 由v f知 波长是2m的声音比波长是4m的声音传播速度小解析因波速公式具有普遍意义 故a对 波的频率由波源决定 故c对 答案ac 基础自测 2 2011 上海卷 10 两波源s1 s2在水槽中形成的波形如图2 1所示 其中实线表示波峰 虚线表示波谷 则 a 在两波相遇的区域中会产生干涉b 在两波相遇的区域中不会产生干涉c a点的振动始终加强d a点的振动始终减弱 图2 1 解析由题图知 两列波的波长不相等 不满足波的干涉条件 故b正确 a c d错误 答案b 3 如图2 2所示为观察水面波衍射的实验装置 ac和bd是两块挡板 ab是一个小孔 o是波源 图中已画出波源所在区域波的传播情况 每两条相邻波纹 图中曲线 之间的距离表示一个波长 则对波经过孔后的传播情况 下列描述不正确的是 图2 2 a 此时能明显观察到波的衍射现象b 挡板前后波纹间距相等c 如果将孔ab扩大 有可能观察不到明显的衍射现象d 如果孔的大小不变 使波源频率增大 能更明显地观察到衍射现象 答案d 4 如图2 3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 下列关于女同学的感受的说法正确的是 图2 3 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c点向右运动时 她感觉哨声音调不变d 女同学在c点向左运动时 她感觉哨声音调变低答案ad 5 如图2 4所示 实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t 0时刻的波形图 虚线是这列波在t 0 05s时刻的波形图 已知该波的波速是80cm s 则下列说法中正确的是 图2 4 a 这列波有可能沿x轴正方向传播b 这列波的波长是10cmc t 0 05s时刻x 6cm处的质点正在向下运动d 这列波的周期一定是0 15s 答案d 6 沿x轴正向传播的一列简谐横波在t 0时刻的波形如图2 5所示 p为介质中的一个质点 该波的传播速度为2 5m s 则t 0 8s时 图2 5 a 质点p相对平衡位置的位移为正值b 质点p的速度方向与相对平衡位置的位移方向相同c 质点p的速度方向与加速度的方向相同d 质点p的加速度方向与相对平衡位置的位移方向相反 1 机械波的特点及各物理量之间的关系 1 介质依存性 机械波离不开介质 2 能量信息性 机械波传播的是振动的形式 能量和信息 3 传播不移性 在传播方向上 各质点只在各自平衡位置附近振动 并不随波迁移 4 时空重复性 机械波传播时 介质中的质点不断地重复着振源的振动形式 热点一对机械波及图象的理解和应用 5 周期 频率同源性 介质中各质点的振动周期均等于振源的振动周期且在传播中保持不变 6 起振同向性 各质点开始振动的方向与振源开始振动方向相同 7 波长 波速和频率的关系 v f f由波源决定 v由介质决定 2 对波的图象的理解波的图象反映的是波在传播过程中某一时刻各个质点相对于各自的平衡位置的位移情况 从图象中可以看出 1 波长 2 振幅a 3 该时刻各质点偏离平衡位置的位移情况 典例1 2013 课标 34 1 如图2 6 a b c d是均匀媒质中x轴上的四个质点 相邻两点的间距依次为2m 4m和6m 一列简谐横波以2m s的波速沿x轴正向传播 在t 0时刻到达质点a处 质点a由平衡位置开始竖直向下运动 t 3s时a第一次到达最高点 下列说法正确的是 图2 6 a 在t 6s时刻波恰好传到质点d处b 在t 5s时刻质点c恰好到达最高点c 质点b开始振动后 其振动周期为4sd 在4s t 6s的时间间隔内质点c向上运动e 当质点d向下运动时 质点b一定向上运动 答案acd 反思总结波的传播方向与质点振动方向的互判方法 跟踪短训 1 2013 北京理综 15 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2 7所示 下列说法正确的是 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 图2 7 答案d 2 2013 福建理综 16 如图 t 0时刻 波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正向开始振动 振动周期为0 4s 在同一均匀介质中形成沿x轴正 负两方向传播的简谐横波 下图中能够正确表示t 0 6s时波形的图是 解析介质中各质点开始振动的方向与振源起振的方向相同 c正确 a b d错误 答案c 热点二波的多解问题 典例2 2013 天津理综 7 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2 8所示 下列描述该波的图象可能正确的是 图2 8 答案ac 反思总结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 跟踪短训 3 2013 重庆理综 11 1 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 解析根据题意 有以下三种情况符合要求 故c正确 a b d错误 答案c 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 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 热点三波的图象与振动图象的综合应用 3 找准波动图象对应的时刻 4 找准振动图象对应的质点 2 图象问题的易错点 1 不理解振动图象与波的图象的区别 2 误将振动图象看做波的图象或将波的图象看做振动图象 3 不知道波传播过程中任意质点的起振方向与波源的起振方向相同 4 不会区分波的传播位移和质点的振动位移 5 误认为质点随波迁移 典例3 2013 四川理综 5 图2 9甲是一列简谐横波在t 1 25s时的波形图 已知c位置的质点比a位置的晚0 5s起振 则图乙所示振动图象对应的质点可能位于 图2 9 a a x bb b x cc c x dd d x e 跟踪短训 4 2012 大纲全国卷 20 一列简谐横波沿x轴正方向传播 图2 10 a 是t 0时刻的波形图 图 b 和图 c 分别是x轴上某两处质点的振动图象 由此可知 这两质点平衡位置之间的距离可能是 图2 10 答案bd 热点四波的干涉 衍射 多普勒效应 1 波的干涉中振动加强点和减弱点的判断某质点的振动是加强还是减弱 取决于该点到两相干波源的距离之差 r 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 典例4 2013 山东理综 37 1 如图2 11所示 在某一均匀介质中 a b是振动情况完全相同的两个波源 其简谐运动表达式均为x 0 1sin 20 t m 介质中p点与a b两波源间的距离分别为4m和5m 两波源形成的简谐横波分别沿ap bp方向传播 波速都是10m s 图2 11 1 求简谐横波的波长 2 p点的振动 填 加强 或 减弱 答案 1 1m 2 加强 跟踪短训 5 利用发波水槽得到的水面波形如图2 12a b所示 则 图2 12 a 图a b均显示了波的干涉现象b 图a b均显示了波的衍射现象c 图a显示了波的干涉现象 图b显示了波的衍射现象d 图a显示了波的衍射现象 图b显示了波的干涉现象解析题图a中可以看出只有一条狭缝 穿过水波发生明显的衍射 图b中有两个振源 有些区域振动加强 有些区域振动减弱 是干涉现象 答案d 6 对声波的各种现象 以下说法中正确的是 a 在空房子里讲话 声音特别响 这是声音的共振现象b 绕正在发音的音叉走一圈 可以听到忽强忽弱的声音 这是声音的干涉现象c 火车远去时 音调变低d 把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声 属于声波的衍射现象 解析在空房子里讲话 声音特别响 是波的叠加现象 故选项a错 把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声 属于声波在铁轨中的传播 故选项d错 答案bc 附 对应高考题组1 2012 浙江理综 16 用手握住较长软绳的一端连续上下抖动 形成一列简谐横波 某一时刻的波形如图所示 绳上a b两质点均处于波峰位置 下列说法正确的是 a a b两点之间的距离为半个波长b a b两点振动开始时刻相差半个周期c b点完成全振动次数比a点多一次d b点完成全振动次数比a点少一次解析相邻的两个波峰之间的距离为一个波长 a错误 波在一个周期内向前传播的距离为一个波长 a点比b点早振动一个周期 完成全振动的次数也比b点多一次 故b c错误 d正确 答案d 答案cd 3 2012 福建卷 13 一列简谐横波沿x轴传播 t 0时刻的波形如图甲所示 此时质点p正沿y轴负方向运动 其振动图象如图乙所示 则该波的传播方向和波速分别是 a 沿x轴负方向 60m sb 沿x轴正方向 60m sc 沿x轴负方向 30m sd 沿x轴正方向 30m s 4 2012 海南单科 18 1 某波源s发出一列简谐横波 波源s的振动图象如图所示 在波的传播方向上有a b两点 它们到s的距离分别为45m和55m 测得a b两点开始振动的时间间隔为1 0s 由此可知 波长 m 当