【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2016高考物理一輪復(fù)習(xí)-第2課時(shí)-機(jī)械波課件選修3-4

1、第2課時(shí)　機(jī)械波,知識(shí)點(diǎn)一、機(jī)械波　橫波和縱波1．機(jī)械波的形成條件(1)有發(fā)生機(jī)械振動(dòng)的波源。(2)有傳播介質(zhì)，如空氣、水等。,2．傳播特點(diǎn)(1)機(jī)械波傳播的只是振動(dòng)的 和 ，質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，并不隨波 。(2)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振幅相同，振動(dòng)周期和頻率都與 振動(dòng)周期和頻率相同。(3)一個(gè)周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng)，通過(guò)的路程為

2、 ，位移為 。,形式,能量,遷移,波源的,4A,零,3．機(jī)械波的分類(1)橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)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(diǎn)的振動(dòng)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(shí)點(diǎn)二、橫波的圖象　波速、波

3、長(zhǎng)和頻率的關(guān)系1．橫波的圖象(1)坐標(biāo)軸：橫軸表示各質(zhì)點(diǎn)的 ，縱軸表示該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的 。(2)意義：表示在波的傳播方向上，某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)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(dòng)頻率,λf,知識(shí)點(diǎn)三、波的干涉和衍射　多普勒效應(yīng)1．波的干涉和衍射,,,,,,,,,2.多普勒效應(yīng)(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(shí)質(zhì)：聲源頻率 ，觀察者接收到的頻率 。,相對(duì)運(yùn)動(dòng),頻率,不變,變化,思維深化判斷正誤，正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”。(1)在機(jī)械波傳播過(guò)程中，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)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(wú)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(wú)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(cè)]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　題組一　波的傳播特點(diǎn)1．(多選)關(guān)于波的形成和傳播，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向平行時(shí)，形成的波是縱波B．質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直時(shí)，形成的波是橫波C．波在傳播過(guò)程中，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)隨波一起遷移

6、D．波可以傳遞振動(dòng)形式和能量答案　ABD,2．(多選)一振動(dòng)周期為T、振幅為A、位于x＝0點(diǎn)的波源從平衡位置沿y軸正向開始做簡(jiǎn)諧振動(dòng)。該波源產(chǎn)生的一維簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正向傳播，波速為v，傳播過(guò)程中無(wú)能量損失。一段時(shí)間后，該振動(dòng)傳播至某質(zhì)點(diǎn)P，關(guān)于質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)的說(shuō)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(dòng)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(diǎn)與波源距離s＝vT，則質(zhì)點(diǎn)P的位移與波

7、源的相同,解析　波在傳播過(guò)程中周期不變，故A正確；質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度與波傳播的速度是兩個(gè)概念，故B錯(cuò)誤：介質(zhì)中所有質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)的方向都與波源的起振方向相同，故C錯(cuò)誤；若P點(diǎn)與波源距離s＝vT，則質(zhì)點(diǎn)P與波源之間的距離為一個(gè)波長(zhǎng)，故質(zhì)點(diǎn)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(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)刻的波形如圖1所示，P為介質(zhì)中的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，該波的傳播速度為2.5 m/s，則t＝0.8 s時(shí)

8、 (　　)A．質(zhì)點(diǎn)P相對(duì)平衡位置的位移為正值B．質(zhì)點(diǎn)P的速度方向與相對(duì)平衡位置的位移方向相同C．質(zhì)點(diǎn)P的速度方向與加速度的方向相同D．質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向與相對(duì)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(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移隨時(shí)間變化的圖象，在t＝5 s時(shí)，兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向________(選填“相同”或“相反”)。由于兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，在介質(zhì)中形成了兩列機(jī)械波，兩列波的波長(zhǎng)之比λ甲

9、∶λ乙＝________。,圖2,解析　在t＝5 s時(shí)，兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向相同。由某一介質(zhì)中的甲、乙兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移隨時(shí)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(zhǎng)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(yīng)5.在同一地點(diǎn)有兩個(gè)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(shí)刻這兩列波的圖象，則下列說(shuō)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(duì)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(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣D．在這兩列波傳播的方向上運(yùn)動(dòng)的觀察者，聽到的這兩列波的頻率均與從聲源發(fā)出時(shí)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(cuò)誤；由題圖可知，聲波1的波長(zhǎng)比聲波2的波長(zhǎng)長(zhǎng)，相對(duì)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(cuò)誤；由于這兩列波的頻率不同，所以相遇時(shí)不會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，故C正

11、確；根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，D錯(cuò)誤。答案　C,6．下列物理現(xiàn)象：①在春天里一次閃電過(guò)后，有時(shí)雷聲轟鳴不絕；?、凇奥勂渎暥灰娖淙恕保弧、蹖W(xué)生圍繞振動(dòng)的音叉轉(zhuǎn)一圈會(huì)聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音；　④當(dāng)正在鳴笛的火車向著我們疾駛而來(lái)時(shí)，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(yīng)B．折射、衍射、多普勒效應(yīng)、干涉C．反射、折射、干涉、多普勒效應(yīng)D．衍射、折射、干涉、多普勒效應(yīng),解析　在春天里一次

12、閃電過(guò)后，有時(shí)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(xué)生圍繞振動(dòng)的音叉轉(zhuǎn)一圈會(huì)聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音屬于聲波的干涉；當(dāng)正在鳴笛的火車向著我們疾駛而來(lái)時(shí)，我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高屬于多普勒效應(yīng)。正確選項(xiàng)是A。答案　A,考點(diǎn)一　波動(dòng)圖象與波速公式的應(yīng)用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1．波動(dòng)圖象的信息(如圖4所示)(1)直接讀取振幅A和波長(zhǎng)λ，以及該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移。(2)確定某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)的振動(dòng)方向或由各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)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(jiǎn)諧機(jī)械橫波，波速為4 m/s。某時(shí)刻波形如圖5所示，下列說(shuō)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(shí)x＝4 m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)D．此時(shí)x＝4 m處質(zhì)點(diǎn)的加速度為0,圖5,,波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判方法,,,,【變式

14、訓(xùn)練】1．(2014·天津卷，5)平衡位置處于坐標(biāo)原點(diǎn)的波源S在y軸上振動(dòng)，產(chǎn)生頻率為50 Hz的簡(jiǎn)諧橫波向x軸正、負(fù)兩個(gè)方向傳播，波速均為100 m/s。平衡位置在x軸上的P、Q兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)隨波源振動(dòng)著， P、Q的x軸坐標(biāo)分別為xP＝3.5 m、xQ＝－3 m。當(dāng)S位移為負(fù)且向＋y方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)二　振動(dòng)圖象和波的圖象的關(guān)聯(lián)分析求解波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象綜合類問(wèn)題可采用“一分、一看、二找”的方法(1)分清振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象。此問(wèn)題最簡(jiǎn)單，只要看清橫坐標(biāo)即可，橫坐標(biāo)為x則為波動(dòng)圖象，橫坐標(biāo)為t則為振動(dòng)圖象。(2)看清橫、縱坐標(biāo)的單位。尤其要注意單位前的數(shù)量級(jí)。(3)找準(zhǔn)波動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。(4)找準(zhǔn)振動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)。,【例2】　(多選)如圖6(a)為一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝2 s時(shí)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(diǎn)的振動(dòng)圖象，P是平衡位置為x＝2 m的質(zhì)點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)),圖6,A．波速為0.5 m/s B．波的傳播方向向右C．0～2 s時(shí)間內(nèi)，P運(yùn)動(dòng)的路程為8 cmD．0～2 s時(shí)間內(nèi)，P向y軸正方向運(yùn)動(dòng),答案　AC,圖象問(wèn)題的易錯(cuò)點(diǎn)：(1)不理解振動(dòng)圖象與波的圖象的區(qū)別。(2)誤將振動(dòng)圖象看做波的圖象或?qū)⒉ǖ膱D象看做振動(dòng)圖象。(3)不知道

17、波傳播過(guò)程中任意質(zhì)點(diǎn)的起振方向與波源的起振方向相同。(4)不會(huì)區(qū)分波的傳播位移和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移。(5)誤認(rèn)為質(zhì)點(diǎn)隨波遷移。,【變式訓(xùn)練】2．(多選)圖7(a)為一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝0.10 s時(shí)刻的波形圖，P是平衡位置在x＝1.0 m處的質(zhì)點(diǎn)，Q是平衡位置在x＝4.0 m處的質(zhì)點(diǎn)；圖(b)為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象。下列說(shuō)法正確的是________。(填正確答案標(biāo)號(hào)),圖7,A．在t＝0.10 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q向y軸正方向運(yùn)動(dòng)B．在t＝0.2

18、5 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)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(fù)方向傳播了6 mD．從t＝0.10 s到t＝0.25 s，質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為30 cm,答案　BC,考點(diǎn)三　波的多解問(wèn)題造成波動(dòng)問(wèn)題多解的主要因素有1．周期性(1)時(shí)間周期性：時(shí)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(zhǎng)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(dòng)方向雙向性：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定。,3．波形的隱含性形成多解在波動(dòng)問(wèn)題中，往往只給出完整波形的一部分，或給出幾個(gè)特殊點(diǎn)，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(dòng)問(wèn)題的多解性。,【例3】　(2014·四川卷，5)如圖8所示，甲為t＝1 s時(shí)某橫波的波形圖象，乙為該波傳播方向上某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，距該質(zhì)點(diǎn)Δx＝0.5 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象可能是(　　),圖8,解析 法一：若波沿＋x方向傳播，則t＝0

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

21、諧橫波沿x軸正方向傳播，t時(shí)刻波形圖如圖9中的實(shí)線所示，此時(shí)波剛好傳到P點(diǎn)，t＋0.6 s時(shí)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(diǎn)，則下列說(shuō)法正確的是(　　),圖9,A．這列波的波速可能為50 m/sB．質(zhì)點(diǎn)a在這段時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程一定小于30 cmC．質(zhì)點(diǎn)c在這段時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程可能為60 cmD．若周期T＝0.8 s，則在t＋0.5 s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)b、P的位移相同,答案　ACD,2.多普勒效應(yīng)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(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)。(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí)，觀察者接收到的頻率變大，當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的頻率變小。,【例4】　(多選)(2014·全國(guó)大綱卷，18)兩列振動(dòng)方向相同、振幅分別為A1和A2的相干簡(jiǎn)諧橫波相遇。下列說(shuō)法正確的是(　　)A．波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅為|A1－A2|B．波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)的位移總是小于波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移D．波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅一定大于波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅,解析　波峰與波谷相遇時(shí)，振幅相消，故實(shí)際振幅為|A1－A2|，故選項(xiàng)A正確；波峰與波峰相遇處，質(zhì)點(diǎn)的振幅最大，合振幅為A1＋A2，但此處質(zhì)點(diǎn)仍處于振動(dòng)狀態(tài)中，其位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；振動(dòng)減弱點(diǎn)和加強(qiáng)點(diǎn)的位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；波峰與波峰相遇時(shí)振動(dòng)加強(qiáng)，波峰與波谷

24、相遇時(shí)振動(dòng)減弱，加強(qiáng)點(diǎn)的振幅大于減弱點(diǎn)的振幅，故選項(xiàng)D正確。答案　AD,【變式訓(xùn)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(jìn)港躲避風(fēng)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(shuō)法中正確的是(　　),圖10,A．假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為10 m，則A、B兩處小船基本上不受波浪影響B(tài)．假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為10 m，則A、B兩處小船

25、明顯受到波浪影響C．假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為50 m，則A、B兩處小船基本上不受波浪影響D．假設(shè)波浪的波長(zhǎng)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(dāng)障礙物或縫隙的尺寸比波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)差不多的時(shí)候，才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故A、D正確，B、C錯(cuò)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(guò)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(shè)甲聽到的笛聲頻率為f1，乙聽到的笛聲頻率為f2，司機(jī)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(duì)距離減小，甲聽到的頻率變大，即f1>f0。由于乙靜止不動(dòng)，則汽車和乙的相對(duì)距離增大，乙聽到的頻率變小，即f2<f0。由于司機(jī)