2024-2025学年新教材高中物理第3章机械波本章整合课件新人教版选择性必修第一册

第三章本章整合本章知识包括三部分,第一部分为机械波的形成、特点,第二部分为描述波的图像和物理量,第三部分为波的现象。波源、介质振动形式迁移垂直在同一直线上网络构建相同相邻周期相邻λf平衡位置位移位移振幅波长相同频率运动特征矢量和频率互相间隔nλ(n=0,1,2,…)(2n+1)(n=0,1,2,…)小

大于(或小于)教考衔接1.(2023广东卷)渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物。声波在水中的传播速度为1500m/s,若探测器发出频率为1.5×106Hz的声波,下列说法正确的是(

)A.两列声波相遇时一定会发生干涉B.声波由水中传播到空气中,波长会改变C.该声波遇到尺寸约为1m的被探测物时会发生明显衍射D.探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关B解析

根据多普勒效应可知,探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度有关,而两列声波发生干涉的条件是频率相等,所以两列声波相遇时不一定发生干涉,故A、D错误;声波由水中传播到空气中时,声波的波速发生变化,所以波长会改变,故B正确;根据波长的计算公式可得

=1×10-3

m,当遇到尺寸约1

m的被探测物时不会发生明显衍射,故C错误。试题情境生活实践类情境必备知识多普勒效应,波的干涉条件,波的折射,波长、波速和频率的关系,波产生明显衍射的条件关键能力理解能力,推理论证能力教材链接波的折射,波的干涉,波的衍射,多普勒效应,人教版选择性必修第一册P66、P69、P74思维方法由多普勒效应,探测器接收到的运动的鱼群反射回的声波频率发生变化,与探测器发出的声波不发生干涉,波从一种介质进入另一种介质,频率不变,波速变化,波长变化,根据波长的计算公式求出波长,与被探测物的尺寸比较,确定会不会发生明显衍射2.(2023北京卷)位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t=0时波源开始振动,其位移y随时间t变化的关系式为则t=T时的波形图为(

)D解析

由于t=0时波源从平衡位置开始振动,由振动方程可知,波源起振方向沿y轴正方向,且t=T时波的图像应和t=0时相同,根据“上坡下,下坡上”可知,t=T时的波形图为选项D图。试题情境学习探索类情境必备知识波的图像,质点振动方向、波的传播方向和波形图的关系关键能力理解能力,推理论证能力,分析综合能力教材链接振动方程,波的图像,人教版选择性必修第一册P38、P64思维方法由振动方程可知,波源起振方向沿y轴正方向,由“上下坡”法确定波形图3.(2023浙江1月卷)主动降噪耳机能收集周围环境中的噪声信号,并产生相应的抵消声波,某一噪声信号传到耳膜的振动图像如图所示,取得最好降噪效果的抵消声波(声音在空气中的传播速度为340m/s)(

)A.振幅为2AB.频率为100HzC.波长应为1.7m的奇数倍D.在耳膜中产生的振动与图中所示的振动同相B解析

主动降噪耳机是根据波的干涉条件,抵消声波与噪声的振幅、频率相同,相位相反,叠加后相互抵消来实现降噪的。抵消声波与噪声的振幅相同,也为A,A错误;抵消声波与噪声的频率相同,由

=100

Hz,B正确;抵消声波与噪声的波速、频率相同,则波长也相同,为λ=vT=340×0.01

m=3.4

m,C错误;抵消声波在耳膜中产生的振动与图中所示的振动反相,D错误。试题情境学习探索类情境必备知识波的干涉关键能力理解能力,推理论证能力教材链接波的干涉,人教版选择性必修第一册P69思维方法取得最好降噪效果就是让抵消声波与噪声声波叠加后振幅为0,需要频率相同,振幅相同,相位相反专项提升一、波的图像与振动图像的结合基本思路点拨1.先看两轴,确定图像种类。2.读取直接信息。振动图像:周期、振幅;波的图像:波长、振幅。3.读取间接信息。振动图像:确定某一质点在某一时刻的振动方向;波的图像:波的传播方向与某一质点振动方向的互判。【例题1】

(2024福建南平高二期末)如图所示,图甲是t=5s时刻一简谐横波沿x轴正方向传播的波形图,图乙为这列波上某质点的振动图像,则(

)A.该列波的波速为4m/sB.图乙可能是质点b的振动图像C.质点c的振动方程为D.t=10s时,a点的振动方向向上C二、波的多解问题基本思路点拨传播方向的双向性等而引起多解,解决这类问题要注意下列情况: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质点的振动情况相同。2.波的时间周期性。由波的传播特性可知,经过整数倍个周期,波的图像相同。3.波的传播方向的双向性。若根据题中条件无法确定波的传播方向,在解题时要注意考虑波的传播方向可能有两个方向。4.介质中两个质点间的距离与波长的关系不确定。5.介质中某质点的振动方向不确定。获取有效信息

【例题2】

(2024湖北黄冈中学模拟)一列沿x轴传播的简谐横波,在t=0.2s时刻的波形如图中实线所示,在t1=0.4s时刻的波形如图中虚线所示。从t到t1时间内,x=2m处的质点P运动的路程为s,且0.2m<s<0.4m。求:(1)波的传播的方向和传播速度的大小;(2)质点P第二次出现波谷的时刻。解析

(1)由题图可知,波长λ=3

m,振幅A=0.1

m,由t=0.2

s时刻到t1=0.4

s时刻的时间内,由0.2

m<s<0.4

m知2A<s<4A,故

T<Δt<T,设Δt时间内波传播的距离为Δx,则

λ<Δx<λ,即

m<Δx<3

m,根据图像可知,若波沿x轴正方向传播,则Δx1=nλ+1

m(n=0,1,2,3,…),n无解若波沿x轴负方向传播,则Δx2=nλ+2

m(n=0,1,2,3,…),n=0符合由上述可知,这列波一定沿x轴负方向传播且Δx=2

m,又Δt=t1-t=0.2

s,Δx=v·Δt,得v=10

m/s。(2)根据图像可知,从t=0.2

s时刻起到质点P第二次出现波谷,波向负方向传播了Δx'=3.25

m,由Δx'=v·Δt',解得Δt'=0.325

s,故P质点第二次出现波谷的时刻为0.525

s。答案

(1)沿x轴负方向

10m/s

(2)0.525s三、波的干涉问题基本思路点拨波的干涉问题主要涉及波的叠加原理、干涉条件和加强、减弱点的条件等规律,以这些规律的直接应用为主。获取有效信息

【例题3】

(2024江苏苏州一中高二期末)某一报告厅主席台的平面图如图所示,AB是讲台,S1、S2是与讲台上话筒等高的喇叭,它们之间的相互位置和尺寸如图中所示。报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫。为了避免啸叫,话筒最好摆放在讲台上适当的位置,在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消。已知空气中声速为340m/s,若报告人声音的频率为136Hz,问讲台上这样的位置有多少个?解析

频率f=136

Hz的声波的波长为λ==2.5

m如图所示,O是AB的中点,P是OB上任一点。设S1P-S2P=k·,当k=0,2,4,…时,