高考物理总复习第十二章振动和波光相对论选修第35讲机械波市赛课公开课一等奖省名师获奖课件

振动和波光相对论(选修3－4)第十二章第35讲机械波1/45考纲要求考情分析命题趋势1.机械波(Ⅰ)2．横波和纵波(Ⅰ)3．横波图象(Ⅱ)4．波速、波长和频率(周期)关系(Ⅱ)5．波干涉和衍射现象(Ⅰ)·全国卷Ⅰ，34(1)·全国卷Ⅱ，34(2)·全国卷Ⅲ，34(1)·北京卷，15·四川卷，2·福建卷，17高考对本部分知识考查主要以选择题形式出现．高考试题往往借助振动图象、波动图象或二者相结合综合考查简谐运动特点及波速、波长和频率关系．学习中要注意了解两种图象、波速、波长和频率关系以及相关计算，尤其注意计算结果多解性.2/45栏目导航板块一板块二板块三板块四3/451．机械波形成和传输(1)产生条件①有______．②有______，如空气、水、绳子等．(2)传输特点①传输____________、能量和信息．②质点不____________．③介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与______相同．考点机械波振动图象和波动图象综合应用波源介质振动形式随波迁移波源4/45相同波源λf介质5/454．横波图象(1)坐标轴：横轴表示各质点______位置，纵轴表示该时刻各质点______．(2)意义：表示在波传输方向上，某时刻各质点离开______位置位移．平衡位移平衡相同介质振动频率λf6/456．波干涉和衍射现象多普勒效应(1)波干涉和衍射波干涉波衍射条件两列波频率必须______，相位差保持不变产生显著衍射条件：障碍物或孔______比波长小或相差不多现象形成加强区和减弱区相互隔开稳定____________波能够____________或孔继续向前传输(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______发生改变；③实质：声源频率不变，观察者接收到______改变．相同尺寸干涉图样绕过障碍物相对运动频率频率7/451．判断正误(1)在机械波传输过程中，介质中质点随波传输而迁移．(

)(2)经过波图象能够找出任一质点在该时刻位移．(

)(3)机械波在传输过程中，各质点振动周期、起振方向都相同．(

)(4)机械波在一个周期内传输距离就是振幅4倍．(

)(5)波速表示介质中质点振动快慢．(

)(6)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象．(

)(7)一切波都能发生衍射现象．(

)(8)多普勒效应说明波源频率发生改变．(

)×√√×××√×8/452．(多项选择)(机械波特点)关于机械波形成，以下说法中正确是(

)A．物体做机械振动，一定产生机械波B．后振动质点总是跟着先振动质点重复振动，只是时间落后一步C．参加振动质点都有相同频率D．机械波是介质随波迁移，也是振动能量传递3．(波图象)如图所表示，是一列沿着x轴正方向传输横波在t＝0时刻波形图，已知这列波周期T＝2.0s．以下说法正确是()A．这列波波速v＝2.0m/sB．在t＝0时，x＝0.5m处质点速度为零C．经过2.0s，这列波沿x轴正方向传输0.8mD．在t＝0.3s时，x＝0.5m处质点运动方向为y轴正方向BCD9/454．(波长、波速、频率关系)一列沿x轴正方向传输简谐机械横波，波速为4m/s.某时刻波形如图所表示，以下说法正确是()A．这列波振幅为4cmB．这列波周期为1sC．此时x＝4m处质点沿y轴负方向运动D．此时x＝4m处质点加速度为0D10/45一对波动图象了解与应用11/45波传输方向与质点振动方向互判方法12/45[例1](多项选择)一列沿x轴正方向传输简谐机械横波，波速为4m/s.某时刻波形如图所表示，以下说法正确是(

)A．这列波振幅为4cmB．这列波周期为1sC．此时x＝4m处质点沿y轴负方向运动D．此时x＝4m处质点加速度为零E．从此时开始5s后x＝4m处质点沿y轴负方向运动DE13/45振动图象与波动图象比较二振动图象和波动图象综合应用14/45振动图象波动图象图象信息(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)任意一质点此刻位移(3)任意一质点在该时刻加速度方向(4)传输方向、振动方向互判形象比喻统计着一个人一段时间内活动录像带统计着许多人某时刻动作、表情集体照片图象改变随时间推移图象延续，但已经有形状不变随时间推移，波形沿传输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15/45“一分、一看、二找”巧解波动图象与振动图象综合类问题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、纵坐标单位，注意单位前数量级．3．找准波动图象对应质点．4．找准振动图象对应时刻．16/45[例2](多项选择)(·新课标全国卷Ⅱ)图甲为一列简谐横波在t＝0.10s时刻波形图，P是平衡位置在x＝1.0m处质点，Q是平衡位置在x＝4.0m处质点；图乙为质点Q振动图象．以下说法正确是(

)A．在t＝0.10s时，质点Q向y轴正方向运动B．在t＝0.25s时，质点P加速度方向与y轴正方向相同C．从t＝0.10s到t＝0.25s，该波沿x轴负方向传输了6mD．从t＝0.10s到t＝0.25s，质点P经过旅程为30cmE．质点Q简谐运动表示式为y＝0.10sin10πt(国际单位制)BCE17/4518/451．造成波动问题多解主要原因(1)周期性①时间周期性：时间间隔Δt与周期T关系不明确；②空间周期性：波传输距离Δx与波长λ关系不明确．(2)双向性①传输方向双向性：波传输方向不确定；②振动方向双向性：质点振动方向不确定．三波多解问题19/45(3)波形隐含性形成多解在波动问题中，往往只给出完整波形一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态．这么，波形就有各种情况，形成波动问题多解性．2．处理波多解问题思绪普通采取从特殊到普通思维方法，即找出一个周期内满足条件关系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，…)．20/4521/45[例3](·长郡中学月考)一列简谐横波图象如图所表示，t1时刻波形如图中实线所表示，t2时刻波形如图中虚线所表示，已知Δt＝t2－t1＝0.5s.(1)求这列波可能波速表示式；(2)若波向左传输，且3T<Δt<4T，则波速为多大？(3)若波速v＝68m/s，则波向哪个方向传输．[思维导引]本题产生多解原因：一是因为波传输方向双向性二是因为波空间周期性22/4523/45答案：(1)看法析(2)60m/s

(3)向右24/45四波干涉和衍射多普勒效应25/4526/4527/45[例4](多项选择)如图所表示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同时且振幅相同．实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出波波峰和波谷．图中所标a、b、c、d四点中d点到两波源距离相等，以下说法中正确有(

)A．该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱B．该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强C．a质点振动一直是最弱，b、c、d质点振动一直是最强D．再过T/4后时刻，a、b、c三个质点都将处于各自平衡位置，所以振动最弱BC28/45解析：该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，因为它们分别是波峰与波谷、波峰与波峰、波谷与波谷相遇点，这不难了解，不过d既不是波峰和波峰叠加，又不是波谷和波谷叠加，怎样判定其振动强弱？从图中能够看出，d是S1、S2连线中垂线上一点，到S1、S2距离相等，所以两列波在任何时刻在该点振动方向和位移均同向，由叠加原理得该点必定为振动最强点．在干涉现象中，振动加强点和减弱点是固定，不随时间延伸而改变，即加强点一直加强，减弱点一直减弱．29/45[例5](多项选择)如图甲所表示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上往返摆动，据图乙，以下关于女同学感受说法正确是(

)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AD30/45解析：女同学荡秋千过程中，只要她有向右速度，她都有靠近声源趋势，依据多普勒效应，她都会感到哨声音调变高；反之，女同学向左运动时，她感到音调变低，选项A、D正确，B、C错误．31/451．(多项选择)以下选项利用了多普勒效应是(

)A．利用地球上接收到遥远天体发出光波频率来判断遥远天体相对于地球运动速度B．交通警察向行进中汽车发射一个已知频率电磁波，波被运动汽车反射回来，依据接收到频率发生改变，就知道汽车速度，方便于进行交通管理C．铁路工人把耳朵贴在铁轨上可判断火车运动情况D．有经验战士利用炮弹飞行尖叫声判断飞行炮弹是靠近还是远去解析：铁路工人趴在铁轨上听火车运动情况属于利用固体传声较快特点，不是利用多普勒效应，选项C错误．ABD32/452．利用发波水槽得到水面波形如图甲、乙所表示，则()A．图甲、乙均显示了波干涉现象B．图甲、乙均显示了波衍射现象C．图甲显示了波干涉现象，图乙显示了波衍射现象D．图甲显示了波衍射现象，图乙显示了波干涉现象解析：波绕过障碍物传输现象叫波衍射现象．波干涉现象是由波叠加产生，干涉图象特点是振动加强区与减弱区有规律地分布．所以题图甲显示了波衍射现象，题图乙显示了波干涉现象，故选项D正确．D33/453．(多项选择)图中S为在水面上振动波源，M、N是水面上两块挡板，其中N板能够上下移动，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，可采取方法是(

)A．使波源频率增大B．使波源频率减小C．移动N使狭缝间距增大D．移动N使狭缝间距减小解析：使孔满足显著衍射条件即可，或将孔变小，或将波长变大，B、D正确．BD34/454．(多项选择)一列简谐横波向右传输，在其传输路径上每隔L＝0.1m选取一个质点，如图甲所表示，t＝0时刻波恰传到质点1，并马上开始向上振动，经过时间t＝0.3s，所选取1～9号质点间第一次出现如图乙所表示波形，则以下判断正确是(

)A．t＝0.3s时刻，质点1向上振动B．t＝0.3s时刻，质点8向下振动C．t＝0至t＝0.3s内，质点5振动时间只有0.2sD．该波周期为0.2s，波速为4m/sE．该波周期为0.3s，波速为2.67m/sBCD35/4536/45[例1](·浙江金华检测·6分)以下说法正确是(

)A．任意两列波相遇时都会叠加B．任意两列波相遇都能产生干涉现象C．在振动减弱区域，各质点都处于波谷D．在振动加强区域，有时质点位移等于零37/45[答题送检]····································来自阅卷名师汇报错误致错原因扣分B、C频率不相同两列波相遇后只会叠加，不会产生干涉现象．振动减弱区域，质点振动振幅等于两列波振幅之差，不可能各质点总处于波谷.－6[解析]

任意两列波相遇时都会产生叠加，相遇区里质点遵照矢量合成法则，只有频率相同两列波相遇后才会产生干涉现象．在振动加强区域里，两列波引发质点振幅等于两列波振幅之和，使振动加剧，这些质点一直在振动，自然会有一时刻位移为零．同理，振动减弱区域里，质点位移也有一时刻为零．[答案]

AD38/451．(多项选择)两个不等幅脉冲波在均匀介质中均以1.0m/s速率沿同一直线相向传输，t＝0时刻波形如图所表示，图中小方格边长为0.1m．则以下不一样时刻，波形正确是(

)ABD解析：脉冲波在介质中传输，x＝vt，当t＝0.3s时，两脉冲波各沿波传输方向传输0.3m，恰好相遇，故A正确．当t＝0.4s、0.5s、0.6s时，两脉冲波各沿波传输方向传输0.4m、0.5m、0.6m，由波叠加原理可知B、D正确，C错．39/452．(多项选择)一波源在绳左端发出半个波①，频率f1，振幅A1；当此波源刚起振时绳右端另一波源也恰好起振，发出半个波②，频率f2(f2>f1)，振幅A2，P为绳中点，如图所表示．以下说法错误是(

)A．两列波同时抵达P点B．两列波相遇时P点波峰值可抵达A1＋A2C．两列波相遇再分开后，各自保持原波形传输D．因频率不一样，这两列波相遇不能叠加解析：因两波源同时起振，形成都是绳波，波速相同，所以两列波同时抵达P点，选项A正确，因f2>f1，有λ2<λ1，当①波峰传至P