高考物理总复习 机械振动与机械波 光 电磁波 相对论 第一章 机械振动 机械波 第二节 机械波课件综述

1、第二节机械波第二节机械波课前预习课前预习基础落实基础落实主干回顾波源波源介质介质振动形式振动形式随波迁移随波迁移相同相同平衡位置平衡位置位移位移平衡位置平衡位置f1判断下列说法的正误。判断下列说法的正误。(1)在机械波的传播中，各质点随波的传播而迁在机械波的传播中，各质点随波的传播而迁移。移。( )(2)机械波在传播过程中，各个质点振动的周期、机械波在传播过程中，各个质点振动的周期、振幅都相等。振幅都相等。( )(3)机械波在一个周期内传播的距离等于一个波机械波在一个周期内传播的距离等于一个波长。长。( )自我检测 (4)(4)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象。两列波在介质中叠加，一定产生

2、干涉现象。( )(5)一切波都能发生衍射现象。一切波都能发生衍射现象。( )(6)多普勒效应说明波源的频率发生变化。多普勒效应说明波源的频率发生变化。( )2(2016佛山模拟佛山模拟) “隔墙有耳隔墙有耳”现象是指隔着现象是指隔着墙，也能听到墙另一侧传来的声音，因为声波墙，也能听到墙另一侧传来的声音，因为声波A发生了干涉，听者处于振动加强处发生了干涉，听者处于振动加强处B发生了干涉，听者处于振动减弱处发生了干涉，听者处于振动减弱处C波长较短，无法发生明显衍射波长较短，无法发生明显衍射D波长较长，发生了明显衍射波长较长，发生了明显衍射答案答案D3介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某介质中有一

3、列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点个振动质点A它的振动速度等于波的传播速度它的振动速度等于波的传播速度B它的振动方向一定垂直于波的传播方向它的振动方向一定垂直于波的传播方向C它在一个周期内走过的路程等于一个波长它在一个周期内走过的路程等于一个波长D它的振动频率等于波源的振动频率它的振动频率等于波源的振动频率答案答案D4如图如图121所示，向左匀速运动的小车发所示，向左匀速运动的小车发出频率为出频率为f的声波，车左侧的声波，车左侧A处的静止的人感受到的处的静止的人感受到的声波的频率为声波的频率为f1，车右侧，车右侧B处的静止的人感受到的声处的静止的人感受到的声波的频率为波的频率为f2，则，则

4、图图121Af1f，f2fBf1fCf1f，f2f Df1f，f2f答案答案D课堂互动课堂互动考点突破考点突破考点一波的图象与波速公式考点一波的图象与波速公式1波的图象反映了在某时刻介质中的各质点波的图象反映了在某时刻介质中的各质点离开平衡位置的位移情况，图象的横轴表示各质点离开平衡位置的位移情况，图象的横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移，如图的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移，如图122所示。所示。图图122图象的应用：图象的应用：(1)直接读取振幅直接读取振幅A和波长和波长，以及该时刻各质点，以及该时刻各质点的位移。的位移。(2)确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较

5、确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小。其大小。考向考向1质点振动方向与波的传播方向的关系质点振动方向与波的传播方向的关系例例1 (2015北京理综北京理综)周期为周期为2.0 s的简谐横波沿的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图轴传播，该波在某时刻的图象如图123所示，此所示，此时质点时质点P沿沿y轴负方向运动。则该波轴负方向运动。则该波图图123A沿沿x轴正方向传播，波速轴正方向传播，波速v20 m/sB沿沿x轴正方向传播，波速轴正方向传播，波速v10 m/sC沿沿x轴负方向传播，波速轴负方向传播，波速v20 m/sD沿沿x轴负方向传播，波速轴负方向传播，波速v10 m/s答案

6、答案B规律总结规律总结波的传播方向与质点振动方向的互判方法波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容内容图象图象“上下上下坡坡”法法沿波的传播方向，沿波的传播方向，“上坡上坡”时质点向时质点向下振动，下振动，“下坡下坡”时质点向上振动时质点向上振动“同侧同侧”法法波形图上某点表示传播方波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图向和振动方向的箭头在图线同侧线同侧“微平微平移移”法法将波形沿传播方向进行微将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同小的平移，再由对应同x坐标的两波形曲线上的点坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向来判断振动方向考向考向2波形判断与波速公式的应用波形判断与波速公式的应用例

7、例2 (2015福建理综福建理综)简谐横波在同一均匀介简谐横波在同一均匀介质中沿质中沿x轴正方向传播，波速为轴正方向传播，波速为v。若某时刻在波的。若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点传播方向上，位于平衡位置的两质点a、b相距为相距为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波形图中质点a最早到达波谷的是最早到达波谷的是答案答案D考向考向3波的多解问题波的多解问题例例3如图如图124实线是某时刻的波形图象，虚实线是某时刻的波形图象，虚线是经过线是经过0.2 s时的波形图象。求：时的波形图象。求：图图124(1)波传播的可

8、能距离；波传播的可能距离；(2)可能的周期；可能的周期；(3)若波速是若波速是35 m/s，波的传播方向；，波的传播方向；(4)若若0.2 s小于一个周期时，传播的距离、周期、波小于一个周期时，传播的距离、周期、波速。速。答案答案见解析见解析规律总结规律总结波的多解问题的处理方法波的多解问题的处理方法1造成波动问题多解的主要因素造成波动问题多解的主要因素(1)周期性：周期性：时间周期性：时间间隔时间周期性：时间间隔t与周期与周期T的关系不明的关系不明确。确。空间周期性：波传播距离空间周期性：波传播距离x与波长与波长的关系不的关系不明确。明确。 (2)(2)双向性：双向性：传播方向双向性：波的传

9、播方向不确定。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。振动方向双向性：质点振动方向不确定。如：如：a.质点达到最大位移处，则有正向和负向最质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能。大位移两种可能。b质点由平衡位置开始振动，则起振方向有向质点由平衡位置开始振动，则起振方向有向上、向下上、向下(或向左、向右或向左、向右)两种可能。两种可能。c只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传播的可能，即沿两个方向传播的可能，即沿x轴正方向或沿轴正方向或沿x轴负方轴负方向传播。向传播。d只给出两时刻的波形，则有多次重复出现

10、的只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能。可能。解决此类问题时，往往采用从特殊到一般的思解决此类问题时，往往采用从特殊到一般的思维方法，即找到一个周期内满足条件的特例，在此维方法，即找到一个周期内满足条件的特例，在此基础上，如知时间关系，则加基础上，如知时间关系，则加nT；如知空间关系，；如知空间关系，则加则加n。考点二振动图象与波的图象的综合应用考点二振动图象与波的图象的综合应用1两种图象的比较两种图象的比较图象类型图象类型振动图象振动图象波的图象波的图象研究对象研究对象一振动质点一振动质点沿波传播方向上所有沿波传播方向上所有质点质点研究内容研究内容一质点的位移随一质点的位移随时间变化规

11、律时间变化规律某时刻所有质点的空某时刻所有质点的空间分布规律间分布规律图象图象物理意义物理意义表示某质点各个时表示某质点各个时刻的位移刻的位移表示某时刻各质点的表示某时刻各质点的位移位移图象信息图象信息(1)质点振动周期质点振动周期(2)质点振幅质点振幅(3)各时刻质点位移各时刻质点位移(4)各时刻速度、加速度方各时刻速度、加速度方向向(1)波长、振幅波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度任意一质点在该时刻加速度方向方向(4)传播方向、振动方向的互判传播方向、振动方向的互判形象比喻形象比喻记录着一个人一段时间内活记录着一个人一段时间内活动

12、的录像带动的录像带记录着许多人某时刻动作、表记录着许多人某时刻动作、表情的集体照片情的集体照片图象变化图象变化随时间推移，图象延续，但随时间推移，图象延续，但已有形状不变已有形状不变随时间推移，图象沿传播方向随时间推移，图象沿传播方向平移平移一完整曲线占一完整曲线占横坐标距离横坐标距离表示一个周期表示一个周期表示一个波长表示一个波长考向利用图象求解波动和振动问题考向利用图象求解波动和振动问题例例4 (多选多选)(2014课标课标)图图125甲为一列甲为一列简谐横波在简谐横波在t0.10 s时刻的波形图，时刻的波形图，P是平衡位置在是平衡位置在x1.0 m处的质点，处的质点，Q是平衡位置在是平衡

13、位置在x4.0 m处的质点；处的质点；图乙为质点图乙为质点Q的振动图象。下列说法正确的是的振动图象。下列说法正确的是_。图图125A在在t0.10 s时，质点时，质点Q向向y轴正方向运动轴正方向运动B在在t0.25 s时，质点时，质点P的加速度方向与的加速度方向与y轴正轴正方向相同方向相同C在在t0.10 s到到t0.25 s时，该波沿时，该波沿x轴负方向轴负方向传播了传播了6 mD从从t0.10 s到到t0.25 s，质点，质点P通过的路程为通过的路程为30 cmE质点质点Q简谐运动的表达式为简谐运动的表达式为y0.10sin 10t(国际单位制国际单位制)答案答案BCE规律总结规律总结“一

14、分、一看、二找一分、一看、二找”巧解波动图象与振动图巧解波动图象与振动图象综合类问题象综合类问题(1)分清振动图象与波动图象，只要看清横坐标分清振动图象与波动图象，只要看清横坐标即可，横坐标为即可，横坐标为x则为波动图象，横坐标为则为波动图象，横坐标为t则为振动则为振动图象。图象。(2)看清横、纵坐标的单位。尤其要注意单位前看清横、纵坐标的单位。尤其要注意单位前的数量级。的数量级。(3)找准波动图象对应的时刻。找准波动图象对应的时刻。(4)找准振动图象对应的质点。找准振动图象对应的质点。考点三波的干涉、衍射、多普勒效应考点三波的干涉、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波的干涉

15、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两相干波源的距离之差r。(1)当两波源振动步调一致时当两波源振动步调一致时若若rn(n0，1，2，)，则振动加强；，则振动加强；若若r(2n1)(n0，1，2，)，则振动减弱。，则振动减弱。考向考向1由公式计算波的干涉由公式计算波的干涉 例例5 (2016南京模拟南京模拟)波源波源S1和和S2振动方向相振动方向相同，频率均为同，频率均为4 Hz，分别置于均匀介质中，分别置于均匀介质中x轴上的轴上的O、A两点处，两点处，OA2 m，如图，如图126所示。两波源产所示。两波

16、源产生的简谐横波沿生的简谐横波沿x轴相向传播，波速为轴相向传播，波速为4 m/s。已知两。已知两波源振动的初始相位相同。求：波源振动的初始相位相同。求：图图126(1)(1)简谐横波的波长；简谐横波的波长；(2)OA间合振动振幅最小的点的位置。间合振动振幅最小的点的位置。答案答案(1)1 m(2)0.25 m，0.75 m，1.25 m，1.75 m特别提醒特别提醒在稳定的干涉现象中，振动加强点在稳定的干涉现象中，振动加强点始终是加强的，减弱点始终是减弱的。振动加强点始终是加强的，减弱点始终是减弱的。振动加强点以两列波振幅之和为振幅不停振动，振动减弱点以以两列波振幅之和为振幅不停振动，振动减弱

17、点以两列波振幅之差为振幅振动。振动减弱点的位移可两列波振幅之差为振幅振动。振动减弱点的位移可能在某个瞬时比振动加强点的位移还要大。能在某个瞬时比振动加强点的位移还要大。 考向考向2由图象判断波的干涉由图象判断波的干涉例例6如图如图127表示两个相干波源表示两个相干波源S1、S2产产生的波在同一种均匀介质中相遇。图中实线表示波生的波在同一种均匀介质中相遇。图中实线表示波峰，虚线表示波谷，峰，虚线表示波谷，c和和f分别为分别为ae和和bd的中点，则：的中点，则：图图127(1)在在a、b、c、d、e、f六点中，振动加强的点是六点中，振动加强的点是_。振动减弱的点是。振动减弱的点是_。(2)若两振源

18、若两振源S1和和S2振幅相同，此时刻位移为零的振幅相同，此时刻位移为零的点是点是_。(3)画出此时刻画出此时刻a、c、e连线上，以连线上，以a为起点的一为起点的一列完整波形，标出列完整波形，标出e点。点。 解析解析(1)a、e两点分别是波谷与波谷、波峰与波两点分别是波谷与波谷、波峰与波峰相交的点，故此两点为振动加强点；峰相交的点，故此两点为振动加强点；c处在处在a、e连线连线上，且从运动的角度分析上，且从运动的角度分析a点的振动形式恰沿该线传播，点的振动形式恰沿该线传播，故故c点是振动加强点。同理点是振动加强点。同理b、d是减弱点，是减弱点，f也是减弱点。也是减弱点。(2)(2)因为因为S1、

19、S2振幅相同，振动最强区的振幅为振幅相同，振动最强区的振幅为2A，最弱区的振幅为零，该时刻最弱区的振幅为零，该时刻a、e的中点的中点c正处在平衡位正处在平衡位置，所以位移为零的是置，所以位移为零的是b、c、d、f。(3)题图中对应时刻题图中对应时刻a处在两波谷的交点上，即此处在两波谷的交点上，即此刻刻a在波谷，同理在波谷，同理e在波峰，故在波峰，故a、e中点中点c在平衡位置，在平衡位置，所以所对应的波形如图。所以所对应的波形如图。答案答案(1)a、c、eb、d、f(2)b、c、d、f(3)见解析图见解析图1 (2015四川理综四川理综)平静湖面传播着一列水面平静湖面传播着一列水面波波(横波横波

20、)，在波的传播方向上有相距，在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两的甲、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。这列水面波个波峰。这列水面波随堂巩固课后训练课后训练能力达标能力达标A频率是频率是30 HzB波长是波长是3 mC波速是波速是1 m/sD周期是周期是0.1 s答案答案C2 (2015天津理综天津理综)图图128甲为一列简谐横甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别两质点的横坐标分别为为xa2 m

21、和和xb6 m，图乙为质点，图乙为质点b从该时刻开始计从该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确的是时的振动图象。下列说法正确的是图图128A该波沿该波沿x方向传播，波速为方向传播，波速为1 m/sB质点质点a经经4 s振动的路程为振动的路程为4 mC此时刻质点此时刻质点a的速度沿的速度沿y方向方向D质点质点a在在t2 s时速度为零时速度为零解析解析t0时，时，b质点向质点向y方向运动，根据方向运动，根据“下下坡上坡上”可判定波沿可判定波沿x方向传播，方向传播，A错误；错误；a总是与总是与b的振动方向相反，的振动方向相反，t0时，时，a向向y方向运动，方向运动，C错误；错误；经过经过4 s，a回到平衡位置，路程为回到平衡位置，路程为1 m，B错误；错误；t2 s时，时，a处于波谷，速度为零，处于波谷，速度为零，D正确。正确。答案答案D3 (多选多选)(2015海南单科海南单科)一列沿一列沿x轴正方向传播轴正方向传播的简谐横波在的简谐横波在t0时刻的波形如图时刻的波形如图129所示，质所示，质点点P的的x坐标为坐标为3 m。已知任意振动质点连续。已知任意振动质点连续2次经过次经过平衡位置的时间间隔为平衡位置的时间间