8.3+机械波+课件+-2027届高考物理一轮复习

第39课时机械波学习目标:1.知道机械波的形成及特点。2.掌握波速、波长和频率的关系,会分析波的图像。3.知道波的干涉、衍射和多普勒效应,掌握干涉、衍射的条件。√×××××√×

考点一机械波与波的图像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

。

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完成一次全振动,波恰好向前传播一个波长的距离。(3)分类横波:质点的振动方向与波的传播方向

;

纵波:质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上。形式能量迁移相同受迫相同垂直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。(3)图像(如图)平衡位置位移平衡位置

相同振动频率介质无关λf考向1

机械波的形成与传播典例1

某同学在漂浮于湖中的木筏上休息,看到湖面上的水波正平稳地向着湖岸传播。该同学估测出相邻波峰与波谷之间水平距离为1.5m,当某波峰经过木筏时开始计数,此后经20s恰好有12个波峰通过木筏,则该水波(

)A.波长约为1.5mB.周期约为3.3sC.频率约为1.7HzD.波速约为1.8m/sD

考向2

波的图像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

典例2

一列沿x轴正方向传播的简谐波,t=0时刻的波形如图所示,t=10s时d质点第一次位于波峰位置,下列说法正确的是(

)A.波上各质点的起振方向向上B.波的传播速度大小为2m/sC.0~7s内a、b两质点运动路程均为0.7mD.b质点的振动方程为yb=-10cosπtcmC

对点演练1

如图所示,位于坐标原点O的波源发出的波在介质Ⅰ、Ⅱ中沿x轴传播,某时刻形成的完整波形如图,P、Q分别为介质Ⅰ、Ⅱ中的质点。下列说法正确的是(

)A.此时P沿y轴负方向运动B.波源的起振方向沿y轴正方向C.P、Q的振动频率相同D.两种介质中的波速大小相等C考点二波的图像和振动图像的综合应用1.振动图像与波的图像的比较

项目振动图像波的图像图像

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项目振动图像波的图像图像信息(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)某一质点在各时刻的位移(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的加速度方向(4)传播方向、振动方向的互判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,波形沿传播方向平移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2.求解波的图像与振动图像综合问题三关键(1)分清振动图像与波的图像。此步骤最简单,只要看清横坐标即可,横坐标为x则为波的图像,横坐标为t则为振动图像。(2)看清横、纵坐标的单位。尤其要注意单位前的数量级。(3)找准波的图像对应的时刻,找准振动图像对应的质点。典例3

图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形,a、b两质点的横坐标分别为xa=2m和xb=6m,图乙为质点a从该时刻开始计时的振动图像,下列说法正确的是(

)A.t=1s时,质点b的加速度方向沿y轴正向B.t=1s时,质点b的位移沿y轴正向C.该波沿x轴负方向传播,波速为1m/sD.质点b经过4s振动的路程为2mA

对点演练2

图甲是一列简谐横波在某时刻的波形,质点M、N、P、Q分别位于介质中x=3m、x=4m、x=5m、x=10m处。该时刻横波恰好传播至P点,图乙为质点M从该时刻开始的振动图像,下列说法正确的是(

)

甲

乙A.此波在该介质中的传播速度为1.25m/sB.波源起振方向沿y轴正方向C.此波传播至Q点的过程中,质点P的振动路程为5mD.当质点Q起振后,与质点N振动步调完全一致B

考点三波的周期性和多解问题

2.造成波传播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。典例4

如图所示,实线和虚线分别是沿x轴正方向传播的一列简谐横波在t1=0和t2=0.06s时刻的波形,则该波的(

)A.周期可能为0.04s B.周期可能为0.24sC.传播速度可能为35m/s D.传播速度可能为65m/sC

考点四波的干涉、衍射和多普勒效应1.波的干涉(1)波的叠加原理:几列波相遇时能

,继续传播,在它们重叠的区域里,介质的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位移的

。

(2)波的干涉①定义:频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时,某些区域的振动总是

、某些区域的振动总是

,这种现象叫作波的干涉。

②条件:两列波的频率

,振动方向

,相位差

。

(3)

和

是波特有的现象,波同时还可以发生反射、折射。

保持各自的运动特征矢量和加强减弱相同相同恒定干涉衍射2.波的衍射(1)定义:波可以

继续传播的现象。

衍射不需要条件,明显衍射需要条件

(2)发生明显衍射的条件:只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长

,或者

时,才会发生明显的衍射现象。

3.多普勒效应(1)条件:波源和观察者之间有

。

(2)现象:观察者接收到的波的

发生变化。

(3)实质:波源与波的频率

,观察者接收到的波的频率

。

绕过障碍物相差不多小于波长相对运动频率不变变化

(2)图像法①在某时刻波的干涉的波形上,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。②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,形成加强线或减弱线。③两种线互相间隔,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。典例5

两个完全相同的相干波源在水面上形成的干涉图样如图所示,其中实线表示波峰,虚线表示波谷。则(

)A.质点a振动加强 B.质点b振动加强C.质点c始终在波谷 D.质点d的位移始终最大B典例6

如图所示,均匀介质中两波源S1、S2分别位于x轴上x=0、x=12m处,质点P位于x=8m处,t=0时刻,两波源同时开始由平衡位置向y轴负方向振动,频率均为f=5Hz,形成的两列波相向传播,波长均为λ=8m,波源的振幅均为A=5cm,求:(1)x轴上波源S1、S2间振动加强点的横坐标;(2)从t=0至t=0.5s内质点P通过的路程s。

考向2

波的衍射典例7

如图,挡板M固定,挡板N可以上下移动,现在把M、N两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验,出现了图示中的图样,P点的水没有振动起来。为使挡板左边的振动传到P点,可以采用的办法是(

)A.挡板N向下平移一段距离B.增大波源振动频率C.挡板M和N向右移动一段距离D.波源向左匀速移动D解析

P点的水没有振动起来,说明P点波没有明显衍射过去,原因是MN间的缝太宽或波长太小,因此若使P点的水振动起来,可采用N板上移减小小孔的间距,也可以增大水波的波长,即减小振源的频率,故ABC项错误;波源向左匀速移动时,根据多普勒效应可知M、N两块挡板中的空隙接收到的波的频率减小了,水波波长增大,可以使P点的水振动起来,故D项正确。考向3

波的多普勒效应典例8

中国空间站持续发出频率为f的监