《2020版广西高考物理人教版一轮复习课件：14.2 机械波 .pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版广西高考物理人教版一轮复习课件：14.2 机械波 .pptx（33页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第2节 机械波,-2-,一、机械波及分类 1.机械波的形成和传播 (1)产生条件 有波源 。 有介质 ,如空气、水、绳子等。 (2)传播特点 传播振动形式、能量 和信息。 质点不随波迁移 。 介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源相同 。,-3-,2.机械波的分类,-4-,二、描述机械波的物理量 1.波长:在波动中振动相位总是相同 的两个相邻质点间的距离。用“”表示。 2.频率f:在波动中,介质中各质点的振动频率都是相同的,都等于波源 的振动频率。 3.波速v、波长和频率f、周期T的关系: v= =f。,-5-,三、机械波的图像 1.图像:在平面直角坐标系中,用横坐标表示介质中各质点的
2、平衡位置 ,用纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移 ,连接各位移矢量的末端,得出的曲线即为波的图像,简谐波的图像是正弦(或余弦)曲线。 2.物理意义:为某一时刻介质中各质点相对平衡位置 的位移。,-6-,四、波的衍射和干涉多普勒效应 1.波的衍射定义:波可以绕过障碍物继续传播的现象。 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相差不多 ,或者小于波长 时,才会发生明显的衍射现象。 3.波的叠加原理:几列波相遇时能保持各自的运动状态,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矢量和 。 4.波的干涉:
3、(1)定义:频率相同的两列波叠加时,某些区域的振动加强 、某些区域的振动减弱 ,这种现象叫波的干涉。 (2)条件:两列波的频率相同、两个波源的相位差保持不变。 5.干涉和衍射是波特有的现象,波还可以发生反射、折射。,-7-,6.多普勒效应: (1)条件:波源和观察者之间有相对运动 。 (2)现象:观察者感到频率 发生变化。 (3)实质:波源频率不变 ,观察者接收到的频率变化 。,生活中有很多波动现象,如水波、上下抖动绳子形成的绳波。以绳波为例,分析波的形成和传播。,-8-,考点一,考点二,考点三,考点四,波的传播与图像(师生共研) 1.波的形成,-9-,考点一,考点二,考点三,考点四,2.周期
4、(频率)、波速、波长的决定因素 (1)周期和频率 只取决于波源,波的周期和频率等于波源的周期和频率,与v、无任何关系。 (2)波速v 决定于介质的物理性质,同一种均匀介质,物理性质相同,波在其中传播的速度恒定。 (3)波长 对于一列波,其波长、波速、周期(频率)的关系不会变化,始终是v= =f,既然v、T(f)都由相关因素决定,所以这些因素同时又共同决定了波长,即波长由波源和介质共同决定。,-10-,考点一,考点二,考点三,考点四,3.波的图像的信息(如图所示) (1)直接读取振幅A和波长,以及该时刻各质点的位移。 (2)确定某时刻各质点加速度的方向,并能比较其大小。 (3)结合波的传播方向可
5、确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向。,-11-,考点一,考点二,考点三,考点四,例1如图甲所示,某均匀介质中各质点的平衡位置在同一条直线上,相邻两点间距离为d。质点1开始振动时速度方向竖直向上,振动由此开始向右传播。经过时间t,前13个质点第一次形成如图乙所示的波形。关于该波的周期与波长说法正确的是( ),答案,解析,-12-,考点一,考点二,考点三,考点四,例2(多选)(2017全国卷)如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,实线为t=0时的波形,虚线为t=0.5 s 时的波形。已知该简谐波的周期大于0.5 s。关于该简谐波,下列说法正确的是( ) A.波长为2 m B
6、.波速为6 m/s C.频率为1.5 Hz D.t=1 s时,x=1 m 处的质点处于波峰 E.t=2 s时,x=2 m处的质点经过平衡位置,答案,解析,-13-,考点一,考点二,考点三,考点四,方法归纳判断波的传播方向与质点的振动方向的三种方法,-14-,考点一,考点二,考点三,考点四,突破训练 1.(多选)(2016全国卷 )由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为20 Hz,波速为16 m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧,且P、Q和S的平衡位置在一条直线上,P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 m。P、Q开始振动后,下列
7、判断正确的是( ) A.P、Q两质点运动的方向始终相同 B.P、Q两质点运动的方向始终相反 C.当S恰好通过平衡位置时,P、Q两点也正好通过平衡位置 D.当S恰好通过平衡位置向上运动时,P在波峰 E.当S恰好通过平衡位置向下运动时,Q在波峰,答案,解析,-15-,考点一,考点二,考点三,考点四,波的图像与振动图像的关联应用(师生共研) 振动图像与波的图像的比较,-16-,考点一,考点二,考点三,考点四,-17-,考点一,考点二,考点三,考点四,例3图甲为t=1 s时某横波的波形,图乙为该波传播方向上某一质点的振动图像,距该质点x=0.5 m处质点的振动图像可能是( ),答案,解析,-18-,考
8、点一,考点二,考点三,考点四,例4(2018全国卷)一列简谐横波在t= s时的波形如图甲所示,P、Q是介质中的两个质点。图乙是质点Q的振动图像。求: 甲 乙 (1)波速及波的传播方向; (2)质点Q的平衡位置的x坐标。,-19-,考点一,考点二,考点三,考点四,xQ-xP=vt=6 cm 故质点Q的平衡位置的x坐标为 xQ=xP+(xQ-xP)=9 cm。 答案：(1)0.18 m/s x轴负方向 (2)9 cm,-20-,考点一,考点二,考点三,考点四,规律总结“一分、一看、二找”巧解波的图像与振动图像综合类问题 1.分清振动图像与波的图像。只要看清横坐标即可,横坐标是x则为波的图像,横坐标
9、是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。 4.找准振动图像对应的质点。,-21-,考点一,考点二,考点三,考点四,突破训练 2.图甲为一列沿水平方向传播的简谐横波在t=2 s时的波形,图乙是这列波中质点P的振动图线,那么:,甲 乙 (1)该波的传播速度为 m/s; (2)该波的传播方向为 (选填“向左”或“向右”); (3)图甲中质点Q(坐标为x=2.25 m处的点)的振动方程为y= cm。,答案,解析,-22-,考点一,考点二,考点三,考点四,波的多解问题(师生共研) 造成波的多解问题的主要因素 1.周期性 (1)时间周期性:时间
10、间隔t与周期T的关系不明确。 (2)空间周期性:波传播距离x与波长的关系不明确。 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。 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。,-23-,考点一,考点二,考点三,考点四,例5图中实线是一列简谐横波在t1=0时刻的波形,虚线是这列波在t2=0.5 s时刻的波形。 (1)若这列波的周期T符合3Tt2-t14T,当波速向右时,波速多大?当波速向左时,波速多大? (2)若波速大小为74 m/
11、s,传播方向如何?,-24-,考点一,考点二,考点三,考点四,解析：(1)由题图可知=8 m,由3Tt2-t14T知波传播距离为3x4,即n=3。,(2)若波速大小为74 m/s,在t=t2-t1时间内波传播的距离为s=vt=37 m。,答案：(1)54 m/s 58 m/s (2)向左传播,-25-,考点一,考点二,考点三,考点四,方法归纳波的多解问题的一般思路 (1)根据初、末两时刻的波形确定传播距离与波长的关系通式。 (2)根据题设条件判断是唯一解还是多解。,(4)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t或x,若此关系为时间t=nT+t(n=0,1,2,3,)或此
12、关系为距离x=n+x(n=0,1,2,3,),可找到周期或波长的表达式。,-26-,考点一,考点二,考点三,考点四,突破训练 3.(2018北京卷)如图所示,一列简谐横波向右传播,P、Q两质点平衡位置相距0.15 m。当P运动到上方最大位移处时,Q刚好运动到下方最大位移处,则这列波的波长可能是( ) A.0.60 m B.0.30 m C.0.20 m D.0.15 m,答案,解析,-27-,考点一,考点二,考点三,考点四,4.(多选)一列横波沿x轴传播,传播方向未知,在t时刻与t+0.4 s时刻波形相同,两时刻在x轴上-33 m的区间内的波形如图所示。下列说法正确的是( ) A.该波最大速度
13、为10 m/s B.质点振动的最小频率为2.5 Hz C.在t+0.2 s时刻,x=3 m处的质点正在经过x轴 D.若波沿x轴正方向传播,处在0点的质点会随波沿正方向运动,答案,解析,-28-,考点一,考点二,考点三,考点四,波的干涉、衍射和多普勒效应(自主悟透) 1.波的干涉中振动加强点和减弱点的判断:某质点的振动是加强还是减弱,取决于该点到两相干波源的距离之差r。 (1)当两波源振动步调一致时 若r=n(n=0,1,2,),则振动加强; 若r=(2n+1) 2 (n=0,1,2,),则振动减弱。 (2)当两波源振动步调相反时 若r=(2n+1) 2 (n=0,1,2,),则振动加强; 若r
14、=n(n=0,1,2,),则振动减弱。 2.波的衍射现象是指波能绕过障碍物继续传播的现象,产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长。,-29-,考点一,考点二,考点三,考点四,3.多普勒效应的成因分析 (1)接收频率:观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。当波以速度v通过观察者时,时间t内通过的完全波的个数为N= ,因而单位时间内通过观察者的完全波的个数,就是接收频率。 (2)当波源与观察者相互靠近时,观察者接收到的频率变大;当波源与观察者相互远离时,观察者接收到的频率变小。,-30-,考点一,考点二,考点三,考点四,突破训练 5.下
15、列物理现象(1)一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝;(2)“闻其声而不见其人”;(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音;(4)当正在鸣笛的火车向着我们疾驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高。分别属于波的( ) A.反射、衍射、干涉、多普勒效应 B.折射、衍射、多普勒效应、干涉 C.反射、折射、干涉、多普勒效应 D.衍射、折射、干涉、多普勒效应,答案,解析,-31-,考点一,考点二,考点三,考点四,6.(多选)右图是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况,以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线);S1的振幅A1=3 cm,S2的振幅A2=2
16、cm,下列说法正确的是( ) A.质点D是振动减弱点 B.质点A、D在该时刻的高度差为10 cm C.再过半个周期,质点B、C是振动加强点 D.质点C的振幅为1 cm E.质点C此刻以后将向下运动,答案,解析,-32-,考点一,考点二,考点三,考点四,7.(多选)如图甲所示,男同学站立不动吹口哨,一位女同学坐在秋千上来回摆动。据图乙,下列关于女同学的感受的说法正确的是( ),-33-,考点一,考点二,考点三,考点四,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,答案,解析,