【創(chuàng)新設計】2016高考物理一輪復習-第2課時-機械波課件選修3-4

1、第2課時　機械波,知識點一、機械波　橫波和縱波1．機械波的形成條件(1)有發(fā)生機械振動的波源。(2)有傳播介質(zhì)，如空氣、水等。,2．傳播特點(1)機械波傳播的只是振動的 和 ，質(zhì)點只在各自的平衡位置附近做簡諧運動，并不隨波 。(2)介質(zhì)中各質(zhì)點的振幅相同，振動周期和頻率都與 振動周期和頻率相同。(3)一個周期內(nèi)，質(zhì)點完成一次全振動，通過的路程為

2、 ，位移為 。,形式,能量,遷移,波源的,4A,零,3．機械波的分類(1)橫波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互 的波，有 (凸部)和 (凹部)。(2)縱波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在 上的波，有 和 。,波峰,波谷,垂直,同一直線,密部,疏部,知識點二、橫波的圖象　波速、波

3、長和頻率的關(guān)系1．橫波的圖象(1)坐標軸：橫軸表示各質(zhì)點的 ，縱軸表示該時刻各質(zhì)點的 。(2)意義：表示在波的傳播方向上，某時刻各質(zhì)點離開 的位移。(3)圖象：,平衡位置,位移,平衡位置,相同,介質(zhì),振動頻率,λf,知識點三、波的干涉和衍射　多普勒效應1．波的干涉和衍射,,,,,,,,,2.多普勒效應(1)條件：聲源和觀察者之間有

4、 。(2)現(xiàn)象：觀察者感到 發(fā)生變化。(3)實質(zhì)：聲源頻率 ，觀察者接收到的頻率 。,相對運動,頻率,不變,變化,思維深化判斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“×”。(1)在機械波傳播過程中，介質(zhì)中的質(zhì)點隨波的傳播而遷移。(　　)(2)周期或頻率，只取決于波源，而與v、λ無直接關(guān)系。(　　)(3)波速v取決于介質(zhì)的性質(zhì)，

5、它與T、λ無直接關(guān)系。只要介質(zhì)不變，v就不變；如果介質(zhì)變了，v也一定變。(　　)答案　(1)×　(2)√　(3)√,[題 組 自 測]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　題組一　波的傳播特點1．(多選)關(guān)于波的形成和傳播，下列說法正確的是(　　)A．質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向平行時，形成的波是縱波B．質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直時，形成的波是橫波C．波在傳播過程中，介質(zhì)中的質(zhì)點隨波一起遷移

6、D．波可以傳遞振動形式和能量答案　ABD,2．(多選)一振動周期為T、振幅為A、位于x＝0點的波源從平衡位置沿y軸正向開始做簡諧振動。該波源產(chǎn)生的一維簡諧橫波沿x軸正向傳播，波速為v，傳播過程中無能量損失。一段時間后，該振動傳播至某質(zhì)點P，關(guān)于質(zhì)點P振動的說法正確的是(　　)A．周期一定為TB．速度的最大值一定為vC．開始振動的方向沿y軸向上或向下取決于它離波源的距離D．若P點與波源距離s＝vT，則質(zhì)點P的位移與波

7、源的相同,解析　波在傳播過程中周期不變，故A正確；質(zhì)點的振動速度與波傳播的速度是兩個概念，故B錯誤：介質(zhì)中所有質(zhì)點開始振動的方向都與波源的起振方向相同，故C錯誤；若P點與波源距離s＝vT，則質(zhì)點P與波源之間的距離為一個波長，故質(zhì)點P與波源的位移總是相同的，D正確。答案　AD,題組二　波的圖象3．(多選)沿x軸正向傳播的一列簡諧橫波在t＝0時刻的波形如圖1所示，P為介質(zhì)中的一個質(zhì)點，該波的傳播速度為2.5 m/s，則t＝0.8 s時

8、 (　　)A．質(zhì)點P相對平衡位置的位移為正值B．質(zhì)點P的速度方向與相對平衡位置的位移方向相同C．質(zhì)點P的速度方向與加速度的方向相同D．質(zhì)點P的加速度方向與相對平衡位置的位移方向相反,圖1,,4．如圖2所示為某一介質(zhì)中的甲、乙兩個質(zhì)點振動的位移隨時間變化的圖象，在t＝5 s時，兩質(zhì)點的振動方向________(選填“相同”或“相反”)。由于兩質(zhì)點的振動，在介質(zhì)中形成了兩列機械波，兩列波的波長之比λ甲

9、∶λ乙＝________。,圖2,解析　在t＝5 s時，兩質(zhì)點的振動方向相同。由某一介質(zhì)中的甲、乙兩個質(zhì)點振動的位移隨時間變化的圖象可知，兩列波的周期之比為12∶8＝3∶2，兩列波的波長之比λ甲∶λ乙＝3∶2。答案　相同　3∶2,題組三　波的干涉、衍射、多普勒效應5.在同一地點有兩個靜止的聲源，發(fā)出的聲波1和聲波2在同一空間的空氣中沿同一方向傳播，如圖3所示為某時刻這兩列波的圖象，則下列說法中正確的是(　　),圖3,A．聲波1的速

10、度比聲波2的速度大B．相對于同一障礙物，聲波2比聲波1更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象C．這兩列波在傳播過程中，不會產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣D．在這兩列波傳播的方向上運動的觀察者，聽到的這兩列波的頻率均與從聲源發(fā)出時的頻率相同,解析　這兩列波在同一介質(zhì)中傳播具有相同的傳播速度，故A錯誤；由題圖可知，聲波1的波長比聲波2的波長長，相對于同一障礙物，聲波1比聲波2更易發(fā)生衍射現(xiàn)象，故B錯誤；由于這兩列波的頻率不同，所以相遇時不會產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，故C正

11、確；根據(jù)多普勒效應可知，D錯誤。答案　C,6．下列物理現(xiàn)象：①在春天里一次閃電過后，有時雷聲轟鳴不絕；　②“聞其聲而不見其人”；?、蹖W生圍繞振動的音叉轉(zhuǎn)一圈會聽到忽強忽弱的聲音；　④當正在鳴笛的火車向著我們疾駛而來時，我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高。分別屬于波的(　　)A．反射、衍射、干涉、多普勒效應B．折射、衍射、多普勒效應、干涉C．反射、折射、干涉、多普勒效應D．衍射、折射、干涉、多普勒效應,解析　在春天里一次

12、閃電過后，有時雷聲轟鳴不絕，屬于聲波的反射；“聞其聲而不見其人”屬于聲波的衍射；學生圍繞振動的音叉轉(zhuǎn)一圈會聽到忽強忽弱的聲音屬于聲波的干涉；當正在鳴笛的火車向著我們疾駛而來時，我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高屬于多普勒效應。正確選項是A。答案　A,考點一　波動圖象與波速公式的應用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1．波動圖象的信息(如圖4所示)(1)直接讀取振幅A和波長λ，以及該時刻各質(zhì)點的位移。(2)確定某時刻各質(zhì)點加速

13、度的方向，并能比較其大小。(3)結(jié)合波的傳播方向可確定各質(zhì)點的振動方向或由各質(zhì)點的振動方向確定波的傳播方向。,圖4,【例1】　一列沿x軸正方向傳播的簡諧機械橫波，波速為4 m/s。某時刻波形如圖5所示，下列說法正確的是(　　)A．這列波的振幅為4 cmB．這列波的周期為1 sC．此時x＝4 m處質(zhì)點沿y軸負方向運動D．此時x＝4 m處質(zhì)點的加速度為0,圖5,,波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的互判方法,,,,【變式

14、訓練】1．(2014·天津卷，5)平衡位置處于坐標原點的波源S在y軸上振動，產(chǎn)生頻率為50 Hz的簡諧橫波向x軸正、負兩個方向傳播，波速均為100 m/s。平衡位置在x軸上的P、Q兩個質(zhì)點隨波源振動著， P、Q的x軸坐標分別為xP＝3.5 m、xQ＝－3 m。當S位移為負且向＋y方向運動時，P、Q兩質(zhì)點的(　　)A．位移方向相同、速度方向相反B．位移方向相同、速度方向相同 C．位移方向相反、速度方向相反D．

15、位移方向相反、速度方向相同,,考點二　振動圖象和波的圖象的關(guān)聯(lián)分析求解波動圖象與振動圖象綜合類問題可采用“一分、一看、二找”的方法(1)分清振動圖象與波動圖象。此問題最簡單，只要看清橫坐標即可，橫坐標為x則為波動圖象，橫坐標為t則為振動圖象。(2)看清橫、縱坐標的單位。尤其要注意單位前的數(shù)量級。(3)找準波動圖象對應的時刻。(4)找準振動圖象對應的質(zhì)點。,【例2】　(多選)如圖6(a)為一列簡諧橫波在t＝2 s時的波

16、形圖，圖(b)為媒質(zhì)中平衡位置在 x＝1.5 m處的質(zhì)點的振動圖象，P是平衡位置為x＝2 m的質(zhì)點。下列說法正確的是________。(填正確答案標號),圖6,A．波速為0.5 m/s B．波的傳播方向向右C．0～2 s時間內(nèi)，P運動的路程為8 cmD．0～2 s時間內(nèi)，P向y軸正方向運動,答案　AC,圖象問題的易錯點：(1)不理解振動圖象與波的圖象的區(qū)別。(2)誤將振動圖象看做波的圖象或?qū)⒉ǖ膱D象看做振動圖象。(3)不知道

17、波傳播過程中任意質(zhì)點的起振方向與波源的起振方向相同。(4)不會區(qū)分波的傳播位移和質(zhì)點的振動位移。(5)誤認為質(zhì)點隨波遷移。,【變式訓練】2．(多選)圖7(a)為一列簡諧橫波在t＝0.10 s時刻的波形圖，P是平衡位置在x＝1.0 m處的質(zhì)點，Q是平衡位置在x＝4.0 m處的質(zhì)點；圖(b)為質(zhì)點Q的振動圖象。下列說法正確的是________。(填正確答案標號),圖7,A．在t＝0.10 s時，質(zhì)點Q向y軸正方向運動B．在t＝0.2

18、5 s時，質(zhì)點P的加速度方向與y軸正方向相同C．從t＝0.10 s到t＝0.25 s，該波沿x軸負方向傳播了6 mD．從t＝0.10 s到t＝0.25 s，質(zhì)點P通過的路程為30 cm,答案　BC,考點三　波的多解問題造成波動問題多解的主要因素有1．周期性(1)時間周期性：時間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確。(2)空間周期性：波傳播距離Δx與波長λ的關(guān)系不明確。2．雙向性(1)傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定。

19、(2)振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定。,3．波形的隱含性形成多解在波動問題中，往往只給出完整波形的一部分，或給出幾個特殊點，而其余信息均處于隱含狀態(tài)。這樣，波形就有多種情況，形成波動問題的多解性。,【例3】　(2014·四川卷，5)如圖8所示，甲為t＝1 s時某橫波的波形圖象，乙為該波傳播方向上某一質(zhì)點的振動圖象，距該質(zhì)點Δx＝0.5 m處質(zhì)點的振動圖象可能是(　　),圖8,解析 法一：若波沿＋x方向傳播，則t＝0

20、時的波形圖如圖(a)虛線所示，則質(zhì)點P的振動圖象為題中乙圖所示。距P點0.5 m的質(zhì)點的位移y＞0，且向下運動，或y＜0，且向上運動；若波沿－x方向傳播，則t＝0時的波形圖如圖(a)虛線所示，則質(zhì)點Q的振動圖象為題中乙圖所示。距Q點0.5 m的質(zhì)點的位移y＜0，且向上運動，或y＞0，且向下運動。所以選項A正確。,圖(a),,圖(b)　　　　　　　　圖(c),答案　A,【變式訓練】3．(多選)(2014·長春三模)一列簡

21、諧橫波沿x軸正方向傳播，t時刻波形圖如圖9中的實線所示，此時波剛好傳到P點，t＋0.6 s時刻的波形如圖中的虛線所示，a、b、c、P、Q是介質(zhì)中的質(zhì)點，則下列說法正確的是(　　),圖9,A．這列波的波速可能為50 m/sB．質(zhì)點a在這段時間內(nèi)通過的路程一定小于30 cmC．質(zhì)點c在這段時間內(nèi)通過的路程可能為60 cmD．若周期T＝0.8 s，則在t＋0.5 s時刻，質(zhì)點b、P的位移相同,答案　ACD,2.多普勒效應的成因分析

22、(1)接收頻率：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)。(2)當波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率變大，當波源與觀察者相互遠離時，觀察者接收到的頻率變小。,【例4】　(多選)(2014·全國大綱卷，18)兩列振動方向相同、振幅分別為A1和A2的相干簡諧橫波相遇。下列說法正確的是(　　)A．波峰與波谷相遇處質(zhì)點的振幅為|A1－A2|B．波峰與波峰相遇處質(zhì)點離開平衡位置的位移始終為A

23、1＋A2C．波峰與波谷相遇處質(zhì)點的位移總是小于波峰與波峰相遇處質(zhì)點的位移D．波峰與波峰相遇處質(zhì)點的振幅一定大于波峰與波谷相遇處質(zhì)點的振幅,解析　波峰與波谷相遇時，振幅相消，故實際振幅為|A1－A2|，故選項A正確；波峰與波峰相遇處，質(zhì)點的振幅最大，合振幅為A1＋A2，但此處質(zhì)點仍處于振動狀態(tài)中，其位移隨時間按正弦規(guī)律變化，故選項B錯誤；振動減弱點和加強點的位移隨時間按正弦規(guī)律變化，選項C錯誤；波峰與波峰相遇時振動加強，波峰與波谷

24、相遇時振動減弱，加強點的振幅大于減弱點的振幅，故選項D正確。答案　AD,【變式訓練】4．(多選)(2014·鹽城二模)如圖10所示，一小型漁港的防波堤兩端MN相距約60 m，在防波堤后A、B兩處有兩只小船進港躲避風浪。某次海嘯引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤傳播，則下列說法中正確的是(　　),圖10,A．假設波浪的波長約為10 m，則A、B兩處小船基本上不受波浪影響B(tài)．假設波浪的波長約為10 m，則A、B兩處小船

25、明顯受到波浪影響C．假設波浪的波長約為50 m，則A、B兩處小船基本上不受波浪影響D．假設波浪的波長約為50 m，則A、B兩處小船明顯受到波浪影響,解析　根據(jù)題意，A、B兩處小船明顯受到波浪影響的原因是水波發(fā)生了明顯的衍射現(xiàn)象，波浪能傳播到A、B兩處。由于只有當障礙物或縫隙的尺寸比波長小或跟波長差不多的時候，才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故A、D正確，B、C錯誤。答案　AD,5．如圖11所示，在公路的十字路口東側(cè)路邊，甲以速度v1向東行

26、走，在路口北側(cè)，乙站在路邊，一輛汽車以速度v2通過路口向東行駛并鳴笛，已知汽車笛聲的頻率為f0，車速v2＞v1。設甲聽到的笛聲頻率為f1，乙聽到的笛聲頻率為f2，司機自己聽到的笛聲頻率為f3，則此三人聽到笛聲的頻率由高至低依次為____________。,圖11,解析　由于v2＞v1，所以汽車和甲的相對距離減小，甲聽到的頻率變大，即f1>f0。由于乙靜止不動，則汽車和乙的相對距離增大，乙聽到的頻率變小，即f2<f0。由于司機