高中物理复习8-2第2讲机械波课件

第2讲机械波课

程

标

准素

养

目

标1.通过观察，掌握机械波的特征；会区别横波和纵波；能用图像描述横波；理解波速、波长和频率的特征．2.知道波的反射和折射现象．通过实验，了解波的干涉和衍射现象．物理观念：了解机械波的概念，知道波的干涉和衍射的特点．科学思维：会运用简谐运动的规律辅助机械振动图像和波的图像，解决生活中与机械振动、机械波相关的问题；能用波的叠加理论解释生活中的干涉现象．考点一考点一波的传播及波的图像【必备知识·自主落实】1．机械波(1)机械波的形成条件①有发生机械振动的________．②有传播________，如空气、水等．波源介质(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________．

各质点的振幅相同②波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向________．③介质中每个质点都做________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________．④波源经过一个周期T完成一次________，波恰好向前传播一个波长的距离．形式能量迁移相同受迫相同全振动2．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．

最大位移为A或－A(3)图像(如图)平衡位置位移平衡位置

相同振动频率λf

2．波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容图像“上下坡”法沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动“同侧”法波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧“微平移”法将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向

答案：D

答案：ABD

考向2波的图像例3(多选)[2023·天津统考高考真题]一列机械波的波源是坐标轴原点，从t＝0时波源开始振动，t＝0.5s时波形如图，则下列说法正确的有(

)A．在这种介质中波速v＝4m/sB．x＝1m处的质点在t＝0.3s时位于波谷C．波源的振动方程为y＝0.02sin(5πt＋π)mD．x＝－1m处的质点半个周期内向左移动半个波长答案：BC

例4(多选)[2024·云南曲靖统考二模]如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形，从此时刻开始，介质中的质点P、Q(P、Q连线平行x轴)回到平衡位置的最短时间分别为0.1s、0.4s，下列说法正确的是(

)A．该波的周期为T＝1sB．0～0.75s内质点Q运动的路程为30cmC．0～0.75s内波传播的距离为9cmD．t＝0.75s时刻质点Q加速度最大答案：AC

考点二考点二波的图像与振动图像的综合应用【关键能力·思维进阶】振动图像和波的图像的比较比较项目振动图像波的图像研究对象一个质点波传播方向上的所有质点研究内容某质点位移随时间的变化规律某时刻所有质点在空间分布的规律图像横坐标表示时间表示各质点的平衡位置物理意义某质点在各时刻的位移某时刻各质点的位移振动方向的判断(看下一时刻的位移)(同侧法)Δt后的图形随时间推移，图像延伸，但已有形状不变随时间推移，图像沿波的传播方向平移，原有波形做周期性变化联系(1)纵坐标均表示质点的位移(2)纵坐标的最大值均表示振幅(3)波在传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动

答案：C

例6(多选)[2022·山东卷]一列简谐横波沿x轴传播，平衡位置位于坐标原点O的质点振动图像如图所示．当t＝7s时，简谐波的波动图像可能正确的是(

)答案：AC

思维提升求解波的图像与振动图像综合问题三关键：“一分、一看、二找”考点三考点三波的多解问题【关键能力·思维进阶】1．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：波传播的距离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．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，…)．例7[2023·海南卷]如图所示分别是一列机械波在传播方向上相距6m的两个质点P、Q的振动图像，下列说法正确的是(

)A．该波的周期是5sB．该波的波速是3m/sC．4s时P质点向上振动D．4s时Q质点向上振动答案：C

例8(多选)[2024·广东广州第十六中学期中]如图所示，实线为一列沿x轴传播的简谐横波t＝0时刻的波形图，虚线(非方格)为t＝1s时刻的波形图．介质中有P、Q、M三个质点，t＝0时刻，三个质点的纵坐标分别为yP＝2cm、yQ＝－2cm、yM＝－2cm.下列说法正确的是(

)A.P、Q两质点的速度总是大小相等、方向相反B．P、M两质点相对平衡位置的位移总是大小相等、方向相反C．此列波的周期可能为0.8sD．此列波的波速可能为6m/s答案：BC

例9如图甲所示，某宇航员在太空中进行实验，左边为弹簧振动系统，弹簧振子连接一根很长的软绳，取沿绳方向为x轴，沿弹簧轴线方向为y轴(x轴与y轴垂直)，振子从平衡位置(坐标原点O点)沿y轴方向振动，某时刻绳子的波形如图乙中实线所示(t0＝0)，经过t1＝0.2s后的波形如图乙中虚线所示，P为x＝4m处的质点，则(

)A．绳子上产生的波的传播速度可能为35m/sB．质点P的振动频率可能为1.25HzC．从t＝0开始，质点P经过0.8s沿x轴正方向运动4mD．t＝0.4s时，质点P的位置在y＝4cm处答案：B

考点四考点四波的干涉、衍射多普勒效应【必备知识·自主落实】1．波的叠加在波的叠加中，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和．2．波的干涉和衍射相同尺寸稳定的干涉图样绕过障碍物

4．多普勒效应(1)定义：波源与观察者___________________，接收到的频率____________的现象．(2)实质：波源频率________，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，观察者接收到的频率变大．

波源频率不变②波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的频率变小．波源频率不变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．相互靠近或者相互远离时会发生变化不变发生变化等于【关键能力·思维进阶】1．[2024·湖北模拟预测]如图，P为桥墩，A为靠近桥墩浮在水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动．为使水波能带动叶片振动，可用的方法是(

)A．增大波源振幅

B．降低波源频率C．减小波源距桥墩的距离

D．增大波源频率答案：B

2．[2024·山东青岛统考二模]我国研制的“复兴号动车组”首次实现了时速350km/h的自动驾驶，此时多普勒效应会影响无线通信系统稳定，这要求通信基站能分析误差并及时校正．如图一辆行驶的动车组发出一频率为f0、持续时间为Δt0的通讯信号，与动车组行驶方向在同一直线上的通信基站A、B接收到信号的频率和持续时间分别为fA、ΔtA和fB、ΔtB，下列判断正确的是(

)A．fA>f0，ΔtA<Δt0

B．fA<f0，ΔtA>Δt0C．fB>f0，ΔtB>Δt0

D．fB<f0，ΔtB<Δt0答案：A解析：根据多普勒效应，远离波源的接收者接到的频率变小，接近波源的接收者接收到的频率变大，则fA>f0，fB<f0，故TA<T0，TB>T0，所以ΔtA<Δt0，ΔtB>Δt0，故选A.3．[2023·浙江6月]如图所示，置于管口T前的声源发出一列单一频率声波，分成两列强度不同的声波分别沿A、B两管传播到出口O.先调节A、B两管等长，O处探测到声波强度为400个单位，然后将A管拉长d＝15cm，在O处第一次探测到声波强度最小，其强度为100个单位．已知声波强度与声波振幅平方成正比，不计声波在管道中传播的能量损失，则(

)A．声波的波长λ＝15cmB．声波的波长λ＝30cmC．两声波的振幅之比为3∶1D．两声波的振幅之比为2∶1答案：C

4．(多选)[2024·广东高三校联考]如图甲所示，水面上有两个波源S1、S2同时产生两列水波，若两列水波近似为简谐横波，以两波源的连线为x轴建立坐标轴，某时刻的波形图如图乙所示，P、Q为介质中的两点，下列说法正确的是(

)A．S1发出的水波波长大于S2发出的水波波长B．两列水波在水