浙江省高考物理總復(fù)習(xí) 第11章第二節(jié) 機(jī)械波課件 大綱人教版

第二節(jié)機(jī)械波第二節(jié)機(jī)械波課堂互動講練課堂互動講練經(jīng)典題型探究經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練知能優(yōu)化演練第第二二節(jié)節(jié)機(jī)機(jī)械械波波基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理一、機(jī)械波一、機(jī)械波1機(jī)械波的形成條件機(jī)械波的形成條件(1)有發(fā)生機(jī)械振動的有發(fā)生機(jī)械振動的_(2)有傳播有傳播_，如空氣、水等，如空氣、水等2傳播特點傳播特點(1)傳播振動形式、傳遞傳播振動形式、傳遞_、傳遞信息、傳遞信息(2)質(zhì)點不隨波遷移質(zhì)點不隨波遷移波源波源介質(zhì)介質(zhì)能量能量垂直垂直相同相同波源波源3波速波速v、波長、波長和頻率和頻率f、周期、周期T的關(guān)系的關(guān)系公式：公式：v f機(jī)械波的速度大小由機(jī)械波的速度大小由_決定，與機(jī)械波的頻決定，與機(jī)械波的頻率無關(guān)率無關(guān)三、機(jī)械波的圖象三、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)點的介質(zhì)中各質(zhì)點的_，用縱坐標(biāo)表示某一，用縱坐標(biāo)表示某一時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的_，連接各位移，連接各位移矢量的末端，得出的曲線即為波的圖象，簡諧波矢量的末端，得出的曲線即為波的圖象，簡諧波的圖象是正弦的圖象是正弦(或余弦或余弦)曲線曲線介質(zhì)介質(zhì)平衡位置平衡位置位移位移2物理意義：某一時刻介質(zhì)中各質(zhì)點相對物理意義：某一時刻介質(zhì)中各質(zhì)點相對_的位移的位移四、波的衍射四、波的衍射1定義：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象定義：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象2發(fā)生明顯衍射的條件：只有縫、孔的寬度或發(fā)生明顯衍射的條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長障礙物的尺寸跟波長_，或者，或者_(dá)時，時，才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象平衡位置平衡位置相差不多相差不多小于波長小于波長五、波的干涉五、波的干涉1波的疊加原理：幾列波相遇時能保持各自的波的疊加原理：幾列波相遇時能保持各自的運動狀態(tài)，繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，運動狀態(tài)，繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)介質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和的矢量和2波的干涉波的干涉(1)定義：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域定義：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動的振動_、某些區(qū)域的振動、某些區(qū)域的振動_，這種現(xiàn)象，這種現(xiàn)象叫波的干涉叫波的干涉加強(qiáng)加強(qiáng)減弱減弱(2)條件：兩列波的頻率相同條件：兩列波的頻率相同干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，波同時還可以發(fā)生干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，波同時還可以發(fā)生反射、折射反射、折射六、多普勒效應(yīng)六、多普勒效應(yīng)由于波源與觀察者互相由于波源與觀察者互相_或者互相或者互相_時，接時，接收到的波的收到的波的_與波源頻率不相等的現(xiàn)象與波源頻率不相等的現(xiàn)象靠近靠近遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離頻率頻率課堂互動講練課堂互動講練一、振動圖象與波動圖象的比較一、振動圖象與波動圖象的比較波的振動圖象與波動圖象雖然形狀相同，但波的振動圖象與波動圖象雖然形狀相同，但所研究的對象、意義、特點等有所不同所所研究的對象、意義、特點等有所不同所以，要掌握兩者的區(qū)別，及在某些情況下兩以，要掌握兩者的區(qū)別，及在某些情況下兩者的相互轉(zhuǎn)化者的相互轉(zhuǎn)化 兩兩種圖象種圖象比較內(nèi)容比較內(nèi)容振動圖象振動圖象波動圖象波動圖象研究對象研究對象某一振動質(zhì)點某一振動質(zhì)點沿波傳播方向所有質(zhì)點沿波傳播方向所有質(zhì)點圖象意義圖象意義某一質(zhì)點位移隨時間某一質(zhì)點位移隨時間變化規(guī)律變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點相對平某時刻所有質(zhì)點相對平衡位置的位移衡位置的位移圖象特點圖象特點圖象信息圖象信息(1)周期、振周期、振幅幅(2)各各時刻質(zhì)點的位時刻質(zhì)點的位移移(3)速度、加速度的方向速度、加速度的方向(1)波長、振波長、振幅幅(2)任意任意一質(zhì)點該時刻的位一質(zhì)點該時刻的位移移(3)任意一質(zhì)點在該時刻加任意一質(zhì)點在該時刻加速度的方向速度的方向圖象變化圖象變化隨時間推移圖象延續(xù)，隨時間推移圖象延續(xù)，但已有形狀不變但已有形狀不變隨時間推移，圖象沿傳隨時間推移，圖象沿傳播方向平移播方向平移一個完整曲線一個完整曲線對應(yīng)橫坐標(biāo)對應(yīng)橫坐標(biāo)一個周期一個周期一個波長一個波長即時應(yīng)用即時應(yīng)用 (即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)1.一列沿著一列沿著x軸正方向傳播的橫波，在軸正方向傳播的橫波，在t0時刻的時刻的波形如圖波形如圖1121甲所示圖甲中某質(zhì)點的振動甲所示圖甲中某質(zhì)點的振動圖象如圖乙所示質(zhì)點圖象如圖乙所示質(zhì)點N的振幅是的振幅是_m，振，振動周期為動周期為_s，圖乙表示質(zhì)點，圖乙表示質(zhì)點_(從從質(zhì)點質(zhì)點K、L、M、N中選填中選填)的振動圖象該波的的振動圖象該波的波速為波速為_m/s.圖圖1121解析：解析：從甲、乙圖可看出波長從甲、乙圖可看出波長2.0 m，周期，周期T4 s，振幅，振幅A0.8 m；乙圖中顯示；乙圖中顯示t0時刻該時刻該質(zhì)點處于平衡位置向上振動，甲圖波形圖中，質(zhì)點處于平衡位置向上振動，甲圖波形圖中，波向波向x軸正方向傳播，則軸正方向傳播，則L質(zhì)點正在平衡位置向質(zhì)點正在平衡位置向上振動，波速上振動，波速v/T0.5 m/s.答案：答案：0.84L0.52質(zhì)點振動方向與波傳播方向的互判質(zhì)點振動方向與波傳播方向的互判圖象圖象方法方法微平移法：沿波的傳播方向?qū)⒉ǖ膱D象進(jìn)行一微微平移法：沿波的傳播方向?qū)⒉ǖ膱D象進(jìn)行一微小平移，然后由兩條波形曲線來判斷小平移，然后由兩條波形曲線來判斷例如：波沿例如：波沿x軸正向傳播，軸正向傳播，t時刻波形曲線如圖中時刻波形曲線如圖中實線所示將其沿實線所示將其沿v的方向移動一微小距離的方向移動一微小距離x，獲得如圖中虛線所示的圖線獲得如圖中虛線所示的圖線可以判定：可以判定：t時刻質(zhì)點時刻質(zhì)點A振動方向向下，質(zhì)點振動方向向下，質(zhì)點B振動方向向上，振動方向向上，質(zhì)點質(zhì)點C振動方向向下振動方向向下“上、下坡上、下坡”法法沿著波的傳播方向看，上坡的點向下振動，下坡沿著波的傳播方向看，上坡的點向下振動，下坡的點向上振動，即的點向上振動，即“上坡下、下坡上上坡下、下坡上”例如：圖中，例如：圖中，A點向上振動，點向上振動，B點向下振動，點向下振動，C點點向上振動向上振動逆向描跡法逆向描跡法逆著波的傳播方向用鉛筆描波形曲線，筆頭向上逆著波的傳播方向用鉛筆描波形曲線，筆頭向上動，質(zhì)點的振動方向向上，筆頭向下動，質(zhì)點的動，質(zhì)點的振動方向向上，筆頭向下動，質(zhì)點的振動方向就向下振動方向就向下.3.波的多解性問題波的多解性問題造成波動問題多解的主要因素有：造成波動問題多解的主要因素有：(1)周期性周期性時間周期性：時間間隔時間周期性：時間間隔t與周期與周期T的關(guān)系不明確的關(guān)系不明確空間周期性：波傳播距離空間周期性：波傳播距離x與波長與波長的關(guān)系不明的關(guān)系不明確確(2)雙向性雙向性傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定傳播方向雙向性：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值解波形的隱含性形成多值解在波動問題中，往往只給出完整波形的一部在波動問題中，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，形成隱含狀態(tài)這樣，波形就有多種情況，形成相關(guān)波動問題的多值解相關(guān)波動問題的多值解即時應(yīng)用即時應(yīng)用 (即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)2.(2010年高考安徽理綜卷年高考安徽理綜卷)一列沿一列沿x軸正方向傳軸正方向傳播的簡諧橫波，某時刻的波形如圖播的簡諧橫波，某時刻的波形如圖1122所所示示P為介質(zhì)中的一個質(zhì)點，從該時刻開始的為介質(zhì)中的一個質(zhì)點，從該時刻開始的一段極短時間內(nèi)，一段極短時間內(nèi)，P的速度的速度v和加速度和加速度a的大小的大小變化情況是變化情況是()Av變小，變小，a變大變大Bv變小，變小，a變小變小Cv變大，變大，a變大變大Dv變大，變大，a變小變小圖圖1122解析：解析：選選D.由題圖知波傳播方向沿由題圖知波傳播方向沿x軸正方向，軸正方向，根據(jù)質(zhì)點振動方向與波的傳播方向的關(guān)系可根據(jù)質(zhì)點振動方向與波的傳播方向的關(guān)系可知質(zhì)點知質(zhì)點P的速度方向在該時刻開始的一段極短的速度方向在該時刻開始的一段極短時間內(nèi)沿時間內(nèi)沿y軸正方向，即向該質(zhì)點的平衡位置軸正方向，即向該質(zhì)點的平衡位置運動，因此運動，因此P質(zhì)點速度增大；質(zhì)點質(zhì)點速度增大；質(zhì)點P做簡諧運做簡諧運動，向平衡位置運動，距離平衡位置的位移動，向平衡位置運動，距離平衡位置的位移減小，所受回復(fù)力減小，因此加速度減小，所受回復(fù)力減小，因此加速度a減小，減小，即即v變大，變大，a減小，故只有選項減小，故只有選項D正確正確2現(xiàn)象判斷法：若某點總是波峰與波峰現(xiàn)象判斷法：若某點總是波峰與波峰(或波谷或波谷與波谷與波谷)相遇，則該點為加強(qiáng)點；若總是波峰與波相遇，則該點為加強(qiáng)點；若總是波峰與波谷相遇，則為減弱點不能認(rèn)為加強(qiáng)點的位移永谷相遇，則為減弱點不能認(rèn)為加強(qiáng)點的位移永遠(yuǎn)最大，減弱點的位移永遠(yuǎn)最小遠(yuǎn)最大，減弱點的位移永遠(yuǎn)最小用一條曲線將加強(qiáng)點連接起來，這條曲線上的點用一條曲線將加強(qiáng)點連接起來，這條曲線上的點都是加強(qiáng)點；把減弱點用曲線連接起來，曲線上都是加強(qiáng)點；把減弱點用曲線連接起來，曲線上的點都是減弱點加強(qiáng)點與減弱點之間各質(zhì)點的的點都是減弱點加強(qiáng)點與減弱點之間各質(zhì)點的振幅介于加強(qiáng)點與減弱點的振幅之間振幅介于加強(qiáng)點與減弱點的振幅之間即時應(yīng)用即時應(yīng)用 (即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)3.(2011年杭州質(zhì)量檢測年杭州質(zhì)量檢測)如圖如圖1123所示表示兩所示表示兩列相干水波某時刻的波峰和波谷位置，實線表示列相干水波某時刻的波峰和波谷位置，實線表示波峰，虛線表示波谷，相鄰實線與虛線間的距離波峰，虛線表示波谷，相鄰實線與虛線間的距離為為0.2 m，波速為，波速為1 m/s，在圖示范圍內(nèi)可以認(rèn)為，在圖示范圍內(nèi)可以認(rèn)為這兩列波的振幅均為這兩列波的振幅均為1 cm，C點是相鄰實線與虛點是相鄰實線與虛線間的中點，則線間的中點，則()圖圖1123A圖示時刻圖示時刻A、B兩點的豎直高度差為兩點的豎直高度差為2 cmB圖示時刻圖示時刻C點正處于平衡位置且向水面上運動點正處于平衡位置且向水面上運動CF點到兩波源的路程差為零點到兩波源的路程差為零D經(jīng)經(jīng)0.1 s，A點的位移為零點的位移為零解析：解析：選選BD.圖示時刻點圖示時刻點A、B、D振動加強(qiáng)，振動加強(qiáng)，A、B間高度差間高度差hAB4A4 cm，A、D間高度差為零；間高度差為零；圖示時刻點圖示時刻點C在水面，根據(jù)上下坡法，點在水面，根據(jù)上下坡法，點C由水面由水面向上運動；圖示時刻向上運動；圖示時刻E、F振動減弱，位移為零，振動減弱，位移為零，到兩波源的路程差為半波長的奇數(shù)倍；波長為到兩波源的路程差為半波長的奇數(shù)倍；波長為0.4 m，周期為，周期為0.4 s，經(jīng)過時間，經(jīng)過時間t0.1 s0.25T，兩，兩列波的平衡位置傳到列波的平衡位置傳到A點，則位移為零點，則位移為零2波源不動：觀察者朝向波源以某一速度運動，波源不動：觀察者朝向波源以某一速度運動，由于相對速度增大而使得單位時間內(nèi)通過觀察者的由于相對速度增大而使得單位時間內(nèi)通過觀察者的完全波的個數(shù)增多，接收頻率增大了同理可知，完全波的個數(shù)增多，接收頻率增大了同理可知，當(dāng)觀察者背離波源運動時，接收頻率將減小當(dāng)觀察者背離波源運動時，接收頻率將減小3觀察者不動：波源朝向觀察者以某一速度運動，觀察者不動：波源朝向觀察者以某一速度運動，由于波長變短，而使得單位時間內(nèi)通過觀察者的完由于波長變短，而使得單位時間內(nèi)通過觀察者的完全波的個數(shù)增多，接收頻率亦增大，同理可知，當(dāng)全波的個數(shù)增多，接收頻率亦增大，同理可知，當(dāng)波源背離觀察者運動時，接收頻率將減小波源背離觀察者運動時，接收頻率將減小即時應(yīng)用即時應(yīng)用 (即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)4.站在火車站臺上的旅客聽到路過火車鳴笛聲的音站在火車站臺上的旅客聽到路過火車鳴笛聲的音調(diào)調(diào)(注：音調(diào)由頻率決定，頻率大時音調(diào)高，頻率注：音調(diào)由頻率決定，頻率大時音調(diào)高，頻率小時音調(diào)低小時音調(diào)低)變化情況，以下說法正確的是變化情況，以下說法正確的是()A當(dāng)火車進(jìn)站時，鳴笛聲的音調(diào)變低當(dāng)火車進(jìn)站時，鳴笛聲的音調(diào)變低B當(dāng)火車進(jìn)站時，鳴笛聲的音調(diào)變高當(dāng)火車進(jìn)站時，鳴笛聲的音調(diào)變高C當(dāng)火車離站時，鳴笛聲的音調(diào)變低當(dāng)火車離站時，鳴笛聲的音調(diào)變低D當(dāng)火車離站時，鳴笛聲的音調(diào)變高當(dāng)火車離站時，鳴笛聲的音調(diào)變高解析：解析：選選BC.根據(jù)多普勒效應(yīng)，火車進(jìn)站時，根據(jù)多普勒效應(yīng)，火車進(jìn)站時，波源向觀察者靠近，旅客聽到的鳴笛聲的波源向觀察者靠近，旅客聽到的鳴笛聲的音調(diào)變高；當(dāng)火車離站時，旅客聽到的鳴音調(diào)變高；當(dāng)火車離站時，旅客聽到的鳴笛聲的音調(diào)變低，故笛聲的音調(diào)變低，故B、C正確正確經(jīng)典題型探究經(jīng)典題型探究波的形成和傳播波的形成和傳播 (2009年高考江蘇卷年高考江蘇卷)在在t0時刻，質(zhì)點時刻，質(zhì)點A開始開始做簡諧運動，其振動圖象如圖做簡諧運動，其振動圖象如圖1124所示質(zhì)所示質(zhì)點點A振動的周期是振動的周期是_s；t8 s時，質(zhì)點時，質(zhì)點A的的運動沿運動沿y軸的軸的_方向方向(填填“正正”或或“負(fù)負(fù)”)；質(zhì)；質(zhì)點點B在波的傳播方向上與在波的傳播方向上與A相相距距16 m，已知波的傳播速度，已知波的傳播速度為為2 m/s，在，在t9 s時，質(zhì)點時，質(zhì)點B偏離平衡位置的位移是偏離平衡位置的位移是_cm.圖圖1124【思路點撥思路點撥】振動周期由圖象可直接得出，振動周期由圖象可直接得出，經(jīng)過經(jīng)過t時間后時間后A、B兩質(zhì)點的振動情況需要根兩質(zhì)點的振動情況需要根據(jù)波的傳播規(guī)律及波的周期性來判斷據(jù)波的傳播規(guī)律及波的周期性來判斷【答案】【答案】4正正10 (2009年高考福建理綜卷年高考福建理綜卷)圖圖1125甲為一甲為一列簡諧橫波在列簡諧橫波在t0.10 s時刻的波形圖，時刻的波形圖，P是平衡位是平衡位置為置為x1 m處的質(zhì)點，處的質(zhì)點，Q是平衡位置為是平衡位置為x4 m處處的質(zhì)點，圖乙為質(zhì)點的質(zhì)點，圖乙為質(zhì)點Q的振動圖象，則的振動圖象，則()波動圖象和振動圖象的綜合問題波動圖象和振動圖象的綜合問題2圖圖1125At0.15 s時，質(zhì)點時，質(zhì)點Q的加速度達(dá)到正向最大的加速度達(dá)到正向最大Bt0.15 s時，質(zhì)點時，質(zhì)點P的運動方向沿的運動方向沿y軸負(fù)方向軸負(fù)方向C從從t0.10 s到到t0.25 s，該波沿，該波沿x軸正方向傳軸正方向傳播了播了6 mD從從t0.10 s到到t0.25 s，質(zhì)點，質(zhì)點P通過的路程為通過的路程為30 cm【解析解析】由質(zhì)點由質(zhì)點Q的振動圖象可知，的振動圖象可知，t0.15 s時，時，Q正處于最低點，加速度達(dá)到正向最大，正處于最低點，加速度達(dá)到正向最大，選項選項A對；對；t0.10 s時，時，Q正處于平衡位置向下正處于平衡位置向下運動，故波是向左傳播的，所以運動，故波是向左傳播的，所以t0.15 s時，質(zhì)時，質(zhì)點點P運動方向沿運動方向沿y軸負(fù)方向，選項軸負(fù)方向，選項B對；對；【答案】【答案】AB (2010年高考四川卷改編題年高考四川卷改編題)一列簡諧橫一列簡諧橫波沿直線由波沿直線由A向向B傳播，傳播，A、B相距相距0.45 m，如，如圖圖1126是是A處質(zhì)點的振動圖象當(dāng)處質(zhì)點的振動圖象當(dāng)A處質(zhì)點處質(zhì)點運動到波峰位置時，運動到波峰位置時，B處質(zhì)點剛好到達(dá)平衡位處質(zhì)點剛好到達(dá)平衡位置，這列波的波速可能是置，這列波的波速可能是()波的多解性波的多解性3圖圖1126A4.5 m/sB3.0 m/sC1.5 m/s D0.7 m/s【思路點撥思路點撥】(1)B點通過平衡位置的速度方點通過平衡位置的速度方向未知，形成多解；向未知，形成多解；(2)AB間的距離與波長間的距離與波長的的關(guān)系不確定形成多解關(guān)系不確定形成多解圖圖1127圖圖1128【答案】【答案】AC (2010年高考課標(biāo)全國卷年高考課標(biāo)全國卷)波源波源S1和和S2振動方振動方向相同，頻率均為向相同，頻率均為4 Hz，分別置于均勻介質(zhì)中，分別置于均勻介質(zhì)中x軸軸上的上的O、A兩點處，兩點處，OA2 m，如圖，如圖1129所所示兩波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿示兩波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸相向傳播，波速軸相向傳播，波速為為4 m/s.已知兩波源振動的初始相位相同求：已知兩波源振動的初始相位相同求：(1)簡諧橫波的波長；簡諧橫波的波長；(2)OA間合振動振幅最小的點的位置間合振動振幅最小的點的位置波的干涉波的干涉4圖圖1129【答案】見解析【答案】見解析