新人教版第7章第2讲机械波课件（63张）

第七章机械振动与机械波第2讲机械波知识梳理·双基自测核心考点·重点突破2年高考·1年模拟知识梳理·双基自测知识点1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。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_____，位移为零。形式能量迁移波源的4A

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____________上的波，有______和______。垂直波峰波谷同一直线密部疏部知识点2横波的图像1．横波的图像(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。(3)图像平衡位置位移平衡位置(4)应用①直接读取______和______，以及该时刻各质点的______。②确定某时刻各质点加速度______，并能比较大小。③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λ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λ：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。(3)频率f：由波源决定，等于波源的____________。(4)波长、波速和频率的关系①v＝______；②v＝___。相同介质振动频率λf知识点3波特有的现象1．波的叠加：观察两列波的叠加过程可知：几列波相遇时，每列波都能够保持各自的状态继续传播而不____________，只是在重叠的区域里，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_________________。互相干扰位移的矢量和2．波的干涉和衍射：

波的干涉波的衍射条件两列波的频率必须______明显条件：障碍物或孔的______比波长小或相差不多现象形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的____________波能够_______________或孔继续向前传播注意：发生衍射是无条件的，发生明显衍射是有条件的。相同尺寸干涉图样绕过障碍物3．多普勒效应：(1)定义：由于波源和观察者之间有__________，使观察者感受到波的频率____________的现象。(2)实质：声源频率______，观察者接收到的频率____________。(3)规律：①波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的____________；②波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的____________；③波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率______波源的频率。相对运动发生变化不变发生变化频率增大频率减小等于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．通过波的图像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。(

)7．两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象。(

)8．一切波都能发生衍射现象。(

)9．多普勒效应说明波源的频率发生变化。(

)×√×√×××√×CD[解析]夏日雷声有时轰鸣不绝，这是回声，是声波的反射现象，故A错误；闻其声而不见其人，是声波的衍射现象，故B错误；围绕正在发声的音叉走一圈，就会听到声音忽强忽弱，是声波的干涉现象，故C正确；在较大的空房子里的讲话，有时会余音缭绕，是声波的反射现象，故D正确。2．(2023·北京北师大二附中模拟预测)一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为4m/s。某时刻波形如图所示，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轴正方向运动D．此时x＝4m处质点的加速度为0D3．(2023·江苏模拟预测)战绳训练被称为身体训练的“综合训练神器”，如图所示，训练者跨步蹲，双手各正握同一材质的两绳一端，在竖直方向上下甩动，在绳子上交替做出不同的波动，其运动状态可视为简谐振动。由于初练者双手肌肉力量不一致，左手每秒抖动3下，右手每秒抖动4下，则在左、右两绳上传播的波(

)A．周期之比为34 B.速度之比为43C．波长之比为43 D.振幅之比为34C[解析]左手每秒抖动3下，右手每秒抖动4下，左右手的频率之比为34，则左右绳的周期之比为43，故A错误；因为两绳是同一材质，由波的传播速度由介质决定，所以左右绳的波速之比为11；故B错误；由λ＝vT，可知左右绳的波长之比为4：3，故C正确；由于未知左右手甩动的幅度，无法判断两振幅之比，故D错误。核心考点·重点突破考点一机械波的传播与图像1．机械波的传播特点：(1)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。(2)介质中每个质点都做受迫振动，因此任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。(3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可以改变，但频率和周期都不会改变。(4)振源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长3．波的传播方向与质点的振动方向的判断方法(多选)(2023·河南模拟预测)B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射。探头接收到的超声波信号形成B超图像。如图为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，t＝0时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为1×107Hz，下列说法正确的是()A．0～×10－7s内质点M运动的路程为2mmC．超声波在血管中的传播速度为×103m/sD．t＝×10－7s时质点N恰好处于波谷例1ACD〔变式训练1〕

(2021·重庆卷)如图所示，a、b、c、d是一简谐横波上的质点，某时刻a、d位于平衡位置且相距为9m，c在波谷，该波的波速为2m/s。若此时a经平衡位置向上振动，则(

)A．此波向右传播B．b点振动周期为3sC．c点运动速度大小为2m/sD．此波在a、d两点之间传播需3sB考点二波动图像与振动图像综合两种图像的比较图像类型振动图像波的图像物理意义表示某质点各个时刻的位移表示某时刻各质点的位移图像信息(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)各时刻质点位移(4)各时刻速度、加速度方向(1)波长、振幅(2)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方向(4)传播方向、振动方向的互判图像类型振动图像波的图像形象比喻记录着一个人一段时间内活动的录像带记录着许多人某时刻动作、表情的集体照片图像变化随时间推移，图像延续，但已有形状不变随时间推移，图像沿传播方向平移一完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长(2021·江苏卷)渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在t＝0时的波动图像如图1所示，图2为质点P的振动图像，则(

)A．该波的波速为1.5m/sB．该波沿x轴负方向传播C．0～1s时间内，质点P沿x轴运动了1.5mD．0～1s时间内，质点P运动的路程为2m例2D〔变式训练2〕

(多选)(2023·湖北襄阳模拟预测)一列简谐横波沿x轴传播，在t＝0.125s时的波形如图甲所示，M、N、P、Q是介质中的四个质点，已知N、Q两质点平衡位置之间的距离为16m。如图乙所示为质点P的振动图像。下列说法正确的是()A．该波的波速为120m/sB．该波沿x轴正方向传播C．质点P的平衡位置位于x＝3m处AD考点三波的多解问题1．造成波动问题多解的主要因素(1)周期性①时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确。②空间周期性：波传播距离Δx与波长λ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。如：a.质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能。b．质点由平衡位置开始振动，则起振方向有向上、向下(或向左、向右)两种可能。c．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x轴正方向或沿x轴负方向传播。

d..只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能。(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。2．解决波的多解问题的思路一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δt或Δx，若此关系为时间，则t＝nT＋Δt(n＝0,1,2，…)，若此关系为距离，则x＝nλ＋Δx(n＝0,1,2，…)。(2021·全国乙卷)图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过0.3s后，其波形曲线如图中虚线所示。已知该波的周期T大于0.3s。若波是沿x轴正方向传播的，则该波的速度大小为_________m/s，周期为_________s；若波是沿x轴负方向传播的，该波的周期为_________s。例3波的多解问题的求解名师点拨解题的一般思路有如下情况：(1)波的空间周期性。在波的传播方向上，相距为波长整数倍的多个不同质点的振动情况完全相同，它们之间的距离为波长的整数倍。(2)波的时间周期性。由波的特性可知，波在t＝nT时间内，向外传播Δx＝nλ的距离，所以经过整数倍周期时，其波形图线完全相同。(3)波的双向性。若题中没有已知波的传播方向，也无法由题意确定波的传播方向，则在解题时要注意考虑波的传播方向的不确定性。〔变式训练3〕

(多选)(2023·江西高三阶段检测)一列简谐横波沿x轴传播，已知x轴上x1＝1m和x2＝7m处质点的振动图像分别如图1、图2所示，则此列波的传播速率可能是()A．7m/s B.2m/sC．1.2m/s D.1m/sBC[解析]由振动图像可知周期T＝4s，零时刻x1处质点在平衡位置且向下振动，而x2处质点在正的最大位移处。①若沿x轴正向传播，其波形如图所示，x2处质点的平衡位置可能在A1或A2或A3……考点三波的干涉、衍射、多普勒效应波的干涉中振动加强点和减弱点的判断(1)图像法：在某时刻的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点，一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减弱点，各加强点或减弱点各自连接形成以两波源为中心向外辐射的连线，形成加强线和减弱线，两种线互相间隔，这就是干涉图样，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。例4对振动加强、减弱理解不透彻引起错解易错分析波的叠加满足矢量法则，当振动情况相同则相加，振动情况相反则相减，且两列波互不干扰。例如两个等幅波的波峰与波峰相遇时，此处相对平衡位置的位移为振幅的二倍；当波峰与波谷相遇时此处的位移为零。判断振动加强或减弱的条件：振幅最大的点为振动加强点，振幅最小的点为振动减弱点。需要特别指出的是：(1)振动加强点的振幅一定大于振动减弱点的振幅；(2)振动加强点的位移不一定大于振动减弱点的位移。这点在判断振动位置及振动速度大小时容易出错。ACD[解析]a为波谷与波谷相遇点，b、c为波谷与波峰相遇点，d为波峰与波峰相遇点，故a、d处的质点振动加强，b、c处的质点振动减弱。故A正确；依题意由图可知，图示时刻，e为两列波的平衡位置相遇点，处于平衡位置向下运动，故图示时刻g处质点位移为正，在向平衡位置运动。从图示时刻经过半个周期，e仍为两列波的平衡位置相遇点处，仍处于平衡位置。故BE错误；C正确；根据几何关系可知，两波的波谷同时传到e点，故e为振动加强点，振幅为2A。故D正确。2年高考·1年模拟1.(2022·辽宁卷)一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，关于质点P的说法正确的是(

)A．该时刻速