（江浙選考1）2020版高考物理總復(fù)習(xí) 第十三章 機械振動和機械波 第31講 機械波課件.ppt

第31講機械波,考點一,考點二,考點三,波的形成和傳播 核心知識整合 1.機械波的形成和傳播 (1)產(chǎn)生條件:有;有,如空氣、水、繩子等。 (2)傳播特點:傳播、能量和信息;質(zhì)點不;介質(zhì)中各質(zhì)點振動頻率、振幅、起振方向等都與相同。 2.機械波的分類 橫波和縱波。,波源,介質(zhì),振動形式,隨波遷移,波源,考點一,考點二,考點三,3.描述機械波的物理量 (1)波長:在波動中,振動相位總是的兩個相鄰質(zhì)點間的距離。用“”表示。 (2)頻率f:在波動中,介質(zhì)中各質(zhì)點的振動頻率都是相同的,都等于的振動頻率。 (3)波速v、波長和頻率f、周期T的關(guān)系是 機械波的速度大小由決定,與機械波的頻率無關(guān)。,相同,波源,f,介質(zhì),考點一,考點二,考點三,4.波的圖象 (1)波的圖象反映了在介質(zhì)中的離開平衡位置的位移情況,圖象的橫軸表示各質(zhì)點的位置,縱軸表示該時刻的位移,如圖所示。 (2)圖象的應(yīng)用: 直接讀取和,以及該時刻各質(zhì)點的位移。 確定某時刻各質(zhì)點加速度的,并能比較其大小。 結(jié)合波的傳播方向可確定各質(zhì)點的振動或由各質(zhì)點的振動方向確定波的。,某時刻,各質(zhì)點,平衡,各質(zhì)點,振幅A 波長,方向,方向,傳播方向,考點一,考點二,考點三,關(guān)鍵能力提升 命題點一波的形成與傳播 【例1】 手持較長軟繩端點O以周期T在豎直方向上做簡諧運動,帶動繩上的其他質(zhì)點振動形成簡諧波沿繩水平傳播,如圖所示。繩上有另一質(zhì)點P,且O、P的平衡位置間距為L。t=0時,O位于最高點,P的位移恰好為零,速度方向豎直向上,下列判斷正確的是(),答案,解析,考點一,考點二,考點三,命題點二機械波的描述 【例2】 (多選)一列簡諧橫波在t=0時的波形圖如圖所示,介質(zhì)中x=2 m處的質(zhì)點P沿y軸方向做簡諧運動的表達式為y=10sin(5t) cm。關(guān)于此簡諧波,下列說法中正確的是 () A.周期為4.0 sB.振幅為20 cm C.傳播方向沿x軸正方向D.傳播速度為10 m/s,答案,解析,考點一,考點二,考點三,【例3】 (多選)為了研究樂音的物理規(guī)律,某同學(xué)用計算機錄制下優(yōu)美的笛聲do和sol,然后在電腦上用軟件播放,分別得到如圖(a)和圖(b)的兩個振動圖象,由此可以判斷() A.do和sol的周期之比約為32 B.do和sol的頻率之比約為32 C.do和sol在空氣中傳播的波速之比約為32 D.do和sol在空氣中傳播的波長之比約為32,答案,解析,考點一,考點二,考點三,命題點三橫波與縱波 【例4】 2010年1月12日海地發(fā)生了7.3級地震,造成了重大人員傷亡,此次地震波中的橫波和縱波傳播速率分別約為4 km/s和9 km/s。一種簡易地震儀由豎直彈簧振子P和水平彈簧振子H組成,如圖所示,在一次地震中,震源在地震儀下方,觀察到兩振子相差5 s開始振動,則() A.P先開始振動,震源距地震儀約36 km B.P先開始振動,震源距地震儀約25 km C.H先開始振動,震源距地震儀約36 km D.H先開始振動,震源距地震儀約25 km,答案,解析,考點一,考點二,考點三,方法技巧橫波:質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直的波,其中凸起部分的最高點叫波峰,凹下部分的最低點叫波谷。 縱波:質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向平行的波;其中質(zhì)點分布較稀的部分叫疏部,質(zhì)點分布較密的部分叫密部。,考點一,考點二,考點三,振動圖象與波的圖象 核心知識整合 振動圖象與波的圖象比較,考點一,考點二,考點三,考點一,考點二,考點三,關(guān)鍵能力提升 命題點一振動圖象與波的圖象 【例5】 圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形,a、b兩質(zhì)點的橫坐標(biāo)分別為xa=2 m和xb=6 m,圖乙為質(zhì)點b從該時刻開始計時的振動圖象。下列說法正確的是() A.該波沿+x方向傳播,波速為1 m/s B.質(zhì)點a經(jīng)過4 s振動的路程為4 m C.此時刻質(zhì)點a的速度沿+y方向 D.質(zhì)點a在t=2 s時速度為零,答案,解析,考點一,考點二,考點三,【例6】 (多選)一列向右傳播的簡諧橫波,當(dāng)波傳到2.0 m處的P點時開始計時,該時刻波形如圖所示。t=0.9 s 時,觀測到質(zhì)點P第三次到達波峰位置。下列說法正確的是() A.波速為0.5 m/s B.經(jīng)1.4 s質(zhì)點P運動的路程為70 cm C.t=1.6 s時,x=4.5 m處的質(zhì)點Q第三次到達波谷 D.與該波發(fā)生干涉的另一列簡諧橫波的頻率一定為2.5 Hz,答案,解析,考點一,考點二,考點三,方法技巧波的圖象與振動圖象綜合類問題求解策略:“一分、一看、二找” 1.分清振動圖象與波的圖象。只要看清橫坐標(biāo)即可,橫坐標(biāo)為x則為波的圖象,橫坐標(biāo)為t則為振動圖象。 2.看清橫、縱坐標(biāo)的單位,尤其要注意單位前的數(shù)量級。 3.找準(zhǔn)波的圖象對應(yīng)的時刻。 4.找準(zhǔn)振動圖象對應(yīng)的質(zhì)點。,考點一,考點二,考點三,命題點二波的多解問題 【例7】 (多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播,a、b為x軸上的兩質(zhì)點,平衡位置分別為x=0,x=xb(xb0)。a點的振動規(guī)律如圖所示。已知波速為v=10 m/s,在t=0.1 s時b的位移為0.05 m,則下列判斷可能正確的是() A.波沿x軸正向傳播,xb=0.5 m B.波沿x軸正向傳播,xb=1.5 m C.波沿x軸負(fù)向傳播,xb=0.5 m D.波沿x軸負(fù)向傳播,xb=1.5 m,答案,解析,考點一,考點二,考點三,方法技巧1.造成波多解問題的主要因素 (1)周期性: 時間周期性:時間間隔t與周期T的關(guān)系不明確; 空間周期性:波傳播距離x與波長的關(guān)系不明確。 (2)雙向性: 傳播方向雙向性:波的傳播方向不確定; 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的問題中,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,形成波的多解。 2.解決波的多解問題的思路 一般采用從特殊到一般的思維方法,即找出一個周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系t或x,若此關(guān)系為時間,則t=nT+t(n=0,1,2,);若此關(guān)系為距離,則x=n+x(n=0,1,2,)。,考點一,考點二,考點三,干涉、衍射、多普勒效應(yīng)和惠更斯原理 核心知識整合 1.波的干涉和衍射,相同,尺寸,干涉圖樣,障礙物,考點一,考點二,考點三,2.多普勒效應(yīng) 當(dāng)波源與觀察者互相靠近或者互相遠(yuǎn)離時,觀察者接收到的 會發(fā)生變化。 (1)波源與觀察者如果互相靠近,觀察者接收到的頻率; (2)波源與觀察者如果互相遠(yuǎn)離,觀察者接收到的頻率; (3)波源和觀察者如果相對靜止,觀察者接收到的頻率波源的頻率。 3.惠更斯原理 介質(zhì)中任一波面上的各點,都可以看作發(fā)射的波源,其后任意時刻,這些在波前進方向的包絡(luò)面就是新的波面。,波的頻率,增大,減小,等于,子波,子波,考點一,考點二,考點三,關(guān)鍵能力提升 命題點一干涉衍射 【例8】 利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖甲、乙所示,則() A.圖甲、乙均顯示了波的干涉現(xiàn)象 B.圖甲、乙均顯示了波的衍射現(xiàn)象 C.圖甲顯示了波的干涉現(xiàn)象,圖乙顯示了波的衍射現(xiàn)象 D.圖甲顯示了波的衍射現(xiàn)象,圖乙顯示了波的干涉現(xiàn)象,答案,解析,考點一,考點二,考點三,【例9】 (多選)(2018浙江嘉興模擬)某同學(xué)注意到手機攝像頭附近有一個小孔,查閱手機說明后知道手機內(nèi)部小孔位置處安裝了降噪麥克風(fēng)。進一步翻閱技術(shù)資料得知:降噪麥克風(fēng)通過降噪系統(tǒng)產(chǎn)生與外界噪音相位相反的聲波,與噪音疊加從而實現(xiàn)降噪的效果。如圖是理想情況下的降噪過程,實線對應(yīng)環(huán)境噪聲,虛線對應(yīng)降噪系統(tǒng)產(chǎn)生的等幅反相聲波。則(),A.降噪過程實際上是聲波發(fā)生了干涉 B.降噪過程可以消除通話時的所有背景雜音 C.降噪聲波與環(huán)境噪聲的傳播速度相等 D.P點經(jīng)過一個周期傳播的距離為一個波長,答案,解析,考點一,考點二,考點三,【例10】 一列聲波在空氣傳播的過程中通過一個障礙物,發(fā)生了一定程度的衍射,以下哪種情況可以使衍射現(xiàn)象更明顯() A.增大障礙物的尺寸,同時增大波的頻率 B.增大障礙物的尺寸,同時縮小波的頻率 C.縮小障礙物的尺寸,同時增大波的頻率 D.縮小障礙物的尺寸,同時減小波的頻率 易錯警示任何波遇到障礙物都會發(fā)生衍射現(xiàn)象,但要使發(fā)生“明顯”的衍射現(xiàn)象,必須使得孔或阻礙物的尺寸比水波的波長要小得多或相差不大。,答案,解析,考點一,考點二,考點三,命題點二多普勒效應(yīng) 【例11】 (多選)如圖甲所示,男同學(xué)站立不動吹口哨,一位女同學(xué)坐在秋千上來回擺動,據(jù)圖乙,下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說法正確的是() A.女同學(xué)從A向B運動過程中,她感覺哨聲音調(diào)變高 B.女同學(xué)從E向D運動過程中,她感覺哨聲音調(diào)變高 C.女同學(xué)在點C向右運動時,她感覺哨聲音調(diào)不變 D.女同學(xué)在點C向左運動時,她感覺哨聲音調(diào)變低,答案,解析,考點一,考點二,考點三,思路點撥1.多普勒效應(yīng)的成因分析 (1)接收頻率:觀測者接收到的頻率等于觀測者在單位時間內(nèi)接收到的完整波的個數(shù)。當(dāng)波以速度v通過接收者時,時間t內(nèi)通過的完整波的個數(shù)為 ,單位時間內(nèi)通過接收者的完整波的個數(shù)即為接收頻率。 (2)多普勒效應(yīng)的兩種情況 波源不動:觀察者向波源靠近,接送頻率增大;反之,減小。 觀察者不動:波源向觀察者靠近,接送頻率增大;反之,減小。 2.多普勒效應(yīng)的應(yīng)用 多普勒測速儀測車速;醫(yī)用彩色超聲波多普勒心動圖儀測定心臟跳動,血管血流等情況;電磁波的多普勒效應(yīng)在軍事、航天、氣象預(yù)報等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用;用多普勒效應(yīng)測量其他星系接近還是遠(yuǎn)離地球運動的速率。,考點一,考點二,考點三,命題點三惠更斯原理效應(yīng) 【例12】 (多選)關(guān)于惠更斯原理的理解,下列說法正確的是() A.同一波面上的各點振動情況完全相同 B.同一振源的不同波面上的質(zhì)點的振動情況一定不同 C.球面波的波面是以波源為中心的一個個球面 D.無論怎樣的波,波線始終和波面垂直,答案,解析,1,2,3,4,5,1.關(guān)于振動和波,下列說法正確的是() A.沒有機械振動,就一定沒有機械波 B.一個物體在做機械振動,就一定會產(chǎn)生機械波 C.振源的振動速度跟波速一定相同 D.由某振源產(chǎn)生的波,它的頻率跟振源的頻率不一定相同,答案,解析,1,2,3,4,5,2.如圖為一列繩波,當(dāng)手振動的頻率增加時,它的傳播速度及其波長() A.速度不變,波長減小B.速度不變,波長增大 C.速度減小,波長變大D.速度增大,波長不變,答案,解析,1,2,3,4,5,3.(多選)(2018浙江11月選考)如圖所示,兩種不同材料的彈性細(xì)繩在O處連接,M、O和N是該繩上的三個點,OM間距離為7.0 m,ON間距離為5.0 m。O點上下振動,則形成以O(shè)點為波源向左和向右傳播的簡諧橫波和,其中波的波速為1.0 m/s。t=0時刻O點處在波谷位置,觀察發(fā)現(xiàn)5 s后此波谷傳到M點,此時O點正通過平衡位置向上運動,OM間還有一個波谷。則() A.波的波長為4 m B.N點的振動周期為4 s C.t=3 s時,N點恰好處于波谷 D.當(dāng)M點處于波峰時,N點也一定處于波峰,答案,解析,1,2,3,4,5,4.一列簡諧橫波沿直線傳播。以波源O為平衡位置開始振動為計時零點,質(zhì)點A的振動圖象如圖所示,已知O與A的平衡位置相距1.2 m,以下判斷正確的是() A.波長為1.2 m B.波源起振方向沿y軸正方向 C.波速大小為0.3 m/s D.質(zhì)點A的動能在t=4 s時最大,答案,解析,1,2,3,4,5,5.(多選)(2018浙江諸暨牌頭中學(xué)期中)如圖所示,甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖,乙為介質(zhì)中x=2 m處的質(zhì)點P以此時刻為計時起點的振動圖象,質(zhì)點Q的平衡位置位于x=3.5 m處,下列說法正確的是() A.這列波沿x軸正方向傳播 B.在0.3 s時間內(nèi),質(zhì)點P向右移動了3 m C.t=0.1 s時,質(zhì)點P的加速度大于質(zhì)點Q的加速度 D.t=0.25 s時,x=3.5 m處的質(zhì)點Q到達波峰位置,答案,解析,