2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十四章 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 光學(xué) 第2節(jié) 機(jī)械波課件 新人教版.ppt

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第2節(jié)機(jī)械波 一 機(jī)械波及分類1 機(jī)械波的形成和傳播 1 產(chǎn)生條件 有波源 有介質(zhì) 如空氣 水 繩子等 2 傳播特點(diǎn) 傳播振動(dòng)形式 能量和信息 質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移 介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率 振幅 起振方向等都與波源相同 2 機(jī)械波的分類 二 描述機(jī)械波的物理量1 波長(zhǎng) 在波動(dòng)中振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離 用 表示 2 頻率f 在波動(dòng)中 介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率都是相同的 都等于波源的振動(dòng)頻率 3 波速v 波長(zhǎng) 和頻率f 周期T的關(guān)系 機(jī)械波的速度大小由介質(zhì)決定 與機(jī)械波的頻率無(wú)關(guān) 三 機(jī)械波的圖象1 圖象 在平面直角坐標(biāo)系中 用橫坐標(biāo)表示介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置 用縱坐標(biāo)表示某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移 連接各位移矢量的末端 得出的曲線即為波的圖象 簡(jiǎn)諧波的圖象是正弦 或余弦 曲線 2 物理意義 為某一時(shí)刻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移 四 波的衍射和干涉多普勒效應(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相對(duì)運(yùn)動(dòng) 2 現(xiàn)象 觀察者感到頻率發(fā)生變化 3 實(shí)質(zhì) 聲源頻率不變 觀察者接收到的頻率變化 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 波的傳播與圖象1 波動(dòng)圖象的信息 如圖所示 1 直接讀取振幅A和波長(zhǎng) 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 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 3 波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向的判斷方法 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 例1 多選 2017 全國(guó)卷 如圖 一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播 實(shí)線為t 0時(shí)的波形圖 虛線為t 0 5s時(shí)的波形圖 已知該簡(jiǎn)諧波的周期大于0 5s 關(guān)于該簡(jiǎn)諧波 下列說法正確的是 A 波長(zhǎng)為2mB 波速為6m sC 頻率為1 5HzD t 1s時(shí) x 1m處的質(zhì)點(diǎn)處于波峰E t 2s時(shí) x 2m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 思維點(diǎn)撥本題知道兩個(gè)時(shí)刻的波形 可以運(yùn)用波形的平移法分析波傳播的最短距離 要理解 該簡(jiǎn)諧波的周期大于0 5s 表達(dá)的意義 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 即學(xué)即練1 2017 天津卷 手持較長(zhǎng)軟繩端點(diǎn)O以周期T在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 帶動(dòng)繩上的其他質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)形成簡(jiǎn)諧波沿繩水平傳播 示意如圖 繩上有另一質(zhì)點(diǎn)P 且O P的平衡位置間距為l t 0時(shí) O位于最高點(diǎn) P的位移恰好為零 速度方向豎直向上 下列判斷正確的是 A 該簡(jiǎn)諧波是縱波B 該簡(jiǎn)諧波的最大波長(zhǎng)為2l 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 2 多選 2016 天津卷 在均勻介質(zhì)中坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一波源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 其表達(dá)式為y 5sin 它在介質(zhì)中形成的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播 某時(shí)刻波剛好傳播到x 12m處 波形圖象如圖所示 則 A 此后再經(jīng)6s該波傳播到x 24m處B M點(diǎn)在此后第3s末的振動(dòng)方向沿y軸正方向C 波源開始振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向D 此后M點(diǎn)第一次到達(dá)y 3m處所需時(shí)間是2s 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 3 多選 2016 全國(guó)卷 由波源S形成的簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中向左 右傳播 波源振動(dòng)的頻率為20Hz 波速為16m s 已知介質(zhì)中P Q兩質(zhì)點(diǎn)位于波源S的兩側(cè) 且P Q和S的平衡位置在一條直線上 P Q的平衡位置到S的平衡位置之間的距離分別為15 8m 14 6m P Q開始振動(dòng)后 下列判斷正確的是 A P Q兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向始終相同B P Q兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向始終相反C 當(dāng)S恰好通過平衡位置時(shí) P Q兩點(diǎn)也正好通過平衡位置D 當(dāng)S恰好通過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí) P在波峰E 當(dāng)S恰好通過平衡位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí) Q在波峰 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 波的圖象與振動(dòng)圖象的關(guān)聯(lián)應(yīng)用振動(dòng)圖象與波的圖象的比較 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 例2 2017 湖北武漢期中 圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖 a b兩質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為xa 2m和xb 6m 圖乙為質(zhì)點(diǎn)b從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖象 下列說法正確的是 A 該波沿 x方向傳播 波速為1m sB 質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)4s振動(dòng)的路程為4mC 此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的速度沿 y方向D 質(zhì)點(diǎn)a在t 2s時(shí)速度為零 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 思維點(diǎn)撥 1 如何分析波的傳播速度 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)路程 2 如何確定波的圖象上各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向 提示 由波的圖象讀出波長(zhǎng) 由振動(dòng)圖象讀出周期T 再由v 計(jì)算出波速 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)路程由振幅和振動(dòng)時(shí)間來決定 提示 可用帶動(dòng)法 同側(cè)法 微平移法等判斷 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 一分 一看 二找 巧解波的圖象與振動(dòng)圖象綜合類問題 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 即學(xué)即練4 多選 2017 河南平頂山模擬 圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形 圖乙為介質(zhì)中x 2m處的質(zhì)點(diǎn)P以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的振動(dòng)圖象 下列說法正確的是 A 這列波的傳播方向是沿x軸正方向B 這列波的傳播速度是20m sC 經(jīng)過0 15s 質(zhì)點(diǎn)P沿x軸的正方向傳播了3mD 經(jīng)過0 1s 質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向E 經(jīng)過0 35s 質(zhì)點(diǎn)Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點(diǎn)P距平衡位置的距離 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 5 圖甲為t 1s時(shí)某橫波的波形 圖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) x 0 5m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象可能是 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 波的多解問題 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 例3 2017 黑龍江牡丹江期中 如圖實(shí)線是某時(shí)刻的波形 虛線是經(jīng)過0 2s時(shí)的波形 求 1 波傳播的可能距離 2 可能的周期 3 若波速是35m s 波的傳播方向 4 若0 2s小于一個(gè)周期時(shí) 傳播的距離 周期 波速 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 答案 見解析解析 1 由題圖知 波長(zhǎng) 4m 當(dāng)波沿x軸向左傳播時(shí) 傳播的距離為 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 3 若波速是35m s 則波在0 2s內(nèi)傳播的距離為 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 波的多解問題的一般思路 1 根據(jù)初 末兩時(shí)刻的波形確定傳播距離與波長(zhǎng)的關(guān)系通式 2 根據(jù)題設(shè)條件判斷是唯一解還是多解 4 一般采用從特殊到一般的思維方法 即找出一個(gè)周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系 t或 x 若此關(guān)系為時(shí)間t nT t n 0 1 2 3 或此關(guān)系為距離x n x n 0 1 2 3 可找到周期或波長(zhǎng)的表達(dá)式 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 即學(xué)即練6 多選 2016 四川卷 簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿直線傳播 P Q是傳播方向上相距10m的兩質(zhì)點(diǎn) 波先傳到P 當(dāng)波傳到Q開始計(jì)時(shí) P Q兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖所示 則 A 質(zhì)點(diǎn)Q開始振動(dòng)的方向沿y軸正方向B 該波從P傳到Q的時(shí)間可能為7sC 該波的傳播速度可能為2m sD 該波的波長(zhǎng)可能為6m 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 7 2017 河北衡水模擬 在一列沿水平直線傳播的簡(jiǎn)諧橫波上有相距4m的A B兩點(diǎn) 如圖甲 乙分別是A B兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 已知該波波長(zhǎng)大于2m 求這列波可能的波速 答案 見解析解析 由振動(dòng)圖象得質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期T 0 4s 若波由A向B傳播 B點(diǎn)比A點(diǎn)晚振動(dòng)的時(shí)間 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 所以A B間的距離為 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 2m 所以n 0 1當(dāng)n 0時(shí) 1 16m v1 40m s 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 波的衍射 干涉和多普勒效應(yīng)1 波的干涉中振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷 某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱 取決于該點(diǎn)到兩相干波源的距離之差 r 2 波的衍射現(xiàn)象是指波能繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象 產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是縫 孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不大或者小于波長(zhǎng) 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 3 多普勒效應(yīng)的成因分析 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) 當(dāng)波以速度v通過觀察者時(shí) 時(shí)間t內(nèi)通過的完全波的個(gè)數(shù)為N 因而單位時(shí)間內(nèi)通過觀察者的完全波的個(gè)數(shù) 就是接收頻率 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 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 例4 多選 2017 沈陽(yáng)質(zhì)量監(jiān)測(cè) 如圖是水面上兩列頻率相同的波在某時(shí)刻的疊加情況 以波源S1 S2為圓心的兩組同心圓弧分別表示同一時(shí)刻兩列波的波峰 實(shí)線 和波谷 虛線 S1的振幅A1 4cm S2的振幅A2 3cm 則下列說法正確的是 A 質(zhì)點(diǎn)D是振動(dòng)減弱點(diǎn)B 質(zhì)點(diǎn)A D在該時(shí)刻的高度差為14cmC 再過半個(gè)周期 質(zhì)點(diǎn)B C是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)D 質(zhì)點(diǎn)C的振幅為1cmE 質(zhì)點(diǎn)C此刻以后將向下振動(dòng) 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 即學(xué)即練8 2017 山西朔州期中 右圖表示兩列相干水波的疊加情況 圖中的實(shí)線表示波峰 虛線表示波谷 設(shè)兩列波的振幅均為5cm 且在圖示的范圍內(nèi)振幅不變 波速和波長(zhǎng)分別為1m s和0 5m C點(diǎn)是BE連線的中點(diǎn) 下列說法不正確的是 A C E兩點(diǎn)都保持靜止不動(dòng)B 圖示時(shí)刻A B兩點(diǎn)的豎直高度差為20cmC 圖示時(shí)刻C點(diǎn)正處在平衡位置且向水面運(yùn)動(dòng)D 從圖示的時(shí)刻起經(jīng)0 25s后 B點(diǎn)通過的路程為20cm 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 9 多選 一漁船向魚群發(fā)出超聲波 若魚群正向漁船靠近 則被魚群反射回來的超聲波與發(fā)出的超聲波相比 A 波速變大B 波速不變C 頻率變高D 頻率不變 答案 解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 命題點(diǎn)四 10 如圖所示 P為橋墩 A為靠近橋墩浮出水面的葉片 波源S連續(xù)振動(dòng) 形成水波 此時(shí)葉片A靜止不動(dòng) 為使水波能帶動(dòng)葉片振動(dòng) 可用的方法是 A 提高波源頻率B 降低波源頻率C 增加波源距橋墩的距離D 減小波源距橋墩的距離 答案 解析