高考物理總復習 第7章第二節(jié) 機械波和形成和傳播 波的圖象課件 大綱版

第二節(jié)第二節(jié) 機械波和形成和傳播機械波和形成和傳播 波的圖象波的圖象第二節(jié)第二節(jié) 機械波和形成和機械波和形成和傳播波傳播波的圖象的圖象基礎知識梳理基礎知識梳理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)化演練基礎知識梳理基礎知識梳理一、機械波一、機械波1機械波的形成條件機械波的形成條件(1)有發(fā)生機械振動的有發(fā)生機械振動的_.(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3機械波的分類機械波的分類垂直垂直波源波源介質(zhì)介質(zhì)能量能量二、描述機械波的物理量二、描述機械波的物理量1波長：波長：在波動中振動相位總是在波動中振動相位總是_的兩個的兩個相鄰質(zhì)點間的距離用相鄰質(zhì)點間的距離用“”表示表示2頻率頻率f：在波動中，介質(zhì)中各質(zhì)點的振動頻：在波動中，介質(zhì)中各質(zhì)點的振動頻率都是相同的，都等于率都是相同的，都等于_的振動頻率的振動頻率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)系機械波的速度大小由機械波的速度大小由_決定，與機械波的決定，與機械波的頻率無關(guān)頻率無關(guān)相同相同波源波源介質(zhì)介質(zhì)三、波的圖象三、波的圖象1圖象：在平面直角坐標系中，用橫坐標表示圖象：在平面直角坐標系中，用橫坐標表示介質(zhì)中各質(zhì)點的介質(zhì)中各質(zhì)點的_，用縱坐標表示某一，用縱坐標表示某一時刻各質(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波的圖象是正弦(或余弦或余弦)曲線曲線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_的位移的位移平衡位置平衡位置位移位移平衡平衡位置位置課堂互動講練課堂互動講練 一、機械波的傳播問題一、機械波的傳播問題1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象進微平移法：沿波的傳播方向?qū)⒉ǖ膱D象進行一微小平移，然后由兩條波形曲線來判行一微小平移，然后由兩條波形曲線來判斷斷例如：波沿例如：波沿x軸正向傳播，軸正向傳播，t時刻波形曲線時刻波形曲線如圖中實線所示將其沿如圖中實線所示將其沿v的方向移動一微的方向移動一微小距離小距離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振動方向振動方向向上，質(zhì)點向上，質(zhì)點C振動方向向下振動方向向下圖象圖象方法方法“上、下坡上、下坡”法法沿著波的傳播方向看，上坡的沿著波的傳播方向看，上坡的點向下振動，下坡的點向上振點向下振動，下坡的點向上振動，即動，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點點向下振動，向下振動，C點向上振動點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)點的形曲線，筆頭向上動，質(zhì)點的振動方向向上，筆頭向下動，振動方向向上，筆頭向下動，質(zhì)點的振動方向就向下質(zhì)點的振動方向就向下.2.由由t時刻波形圖畫時刻波形圖畫tt時刻的波形圖時刻的波形圖(1)平移法：先算出經(jīng)平移法：先算出經(jīng)t時間波傳播的距離時間波傳播的距離xvt，再把波形沿波的傳播方向平移，再把波形沿波的傳播方向平移x.當當x，即即xnx時，可采取去整時，可采取去整(n)留零留零(x)的方法的方法只需平移只需平移x即可即可3已知波的傳播情況確定某點振動情況已知波的傳播情況確定某點振動情況(1)根據(jù)該點到波源的距離根據(jù)該點到波源的距離x和波速和波速v可以計算該可以計算該點開始振動的時間點開始振動的時間t .(2)將該點振動的時間和周期相聯(lián)系采用將該點振動的時間和周期相聯(lián)系采用“舍舍整取零頭整取零頭”的辦法結(jié)合起振方向可確定該點相的辦法結(jié)合起振方向可確定該點相對平衡位置的位移，進而確定加速度、速度對平衡位置的位移，進而確定加速度、速度等等特別提醒：特別提醒：(1)由于波傳播時間的周期性，波傳播由于波傳播時間的周期性，波傳播一個周期波形不變一個周期波形不變(2)由于波傳播空間的周期性，波傳播一個波長的由于波傳播空間的周期性，波傳播一個波長的距離波形也不變距離波形也不變(3)解題時可先畫出波形圖，再利用波的傳播特性解題時可先畫出波形圖，再利用波的傳播特性分析求解分析求解1(2010年高考上海卷年高考上海卷)如圖如圖721，一列簡諧橫波沿，一列簡諧橫波沿x軸正軸正方向傳播，實線和虛線分別表方向傳播，實線和虛線分別表示示t10和和t20.5 s(T0.5 s)時的時的波形能正確反映波形能正確反映t37.5 s時波時波形的是圖形的是圖()圖圖721圖圖722二、振動圖象與波動圖象的比較二、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，但所研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、特點等有所不同所以，要掌究的對象、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者的相互轉(zhuǎn)換握兩者的區(qū)別及在某些情況下兩者的相互轉(zhuǎn)換 兩種兩種圖象圖象比較內(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)點沿波傳播方向所沿波傳播方向所有質(zhì)點有質(zhì)點圖象意義圖象意義某一質(zhì)點位移隨某一質(zhì)點位移隨時間變化規(guī)律時間變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點某時刻所有質(zhì)點相對平衡位置的相對平衡位置的位移位移圖象特點圖象特點 兩種圖象兩種圖象比較內(nèi)容比較內(nèi)容振動圖象振動圖象波動圖象波動圖象圖象信息圖象信息(1)周期、振幅周期、振幅(2)各時刻質(zhì)點的各時刻質(zhì)點的位移位移(3)速度、加速度速度、加速度的方向的方向(1)波長、振幅波長、振幅(2)任意一質(zhì)點該任意一質(zhì)點該時刻的位移時刻的位移(3)任意一質(zhì)點在任意一質(zhì)點在該時刻加速度的該時刻加速度的方向方向圖象變化圖象變化隨時間推移圖象隨時間推移圖象延續(xù)，但已有形延續(xù)，但已有形狀不變狀不變隨時間推移，圖隨時間推移，圖象沿傳播方向平象沿傳播方向平移移一個完整曲一個完整曲線對應橫線對應橫坐標坐標一個周期一個周期一個波長一個波長2.一列沿著一列沿著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723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)的振動圖象該波的波的振動圖象該波的波速為速為_m/s.圖圖723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：0.84L0.5三、波的多解性問題三、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(1)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)系不明的關(guān)系不明確確(2)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(1)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(2)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分，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，形成相關(guān)波動態(tài)這樣，波形就有多種情況，形成相關(guān)波動問題的多值解問題的多值解特別提醒：特別提醒：(1)計算波速既可應用計算波速既可應用vf或或v(2)波動多解問題一般先考慮波傳播的波動多解問題一般先考慮波傳播的“雙向雙向性性”，再考慮，再考慮“周期性周期性”3.(2010年高考重慶理綜改編題年高考重慶理綜改編題)一列簡諧波在兩一列簡諧波在兩時刻的波形如圖時刻的波形如圖724中實線和虛線所示，由中實線和虛線所示，由圖可確定這列波的圖可確定這列波的()圖圖724A傳播方向傳播方向 B波速波速C波長波長 D頻率頻率解析：解析：選選C.由圖象可知波長由圖象可知波長4 m，根據(jù)題設條，根據(jù)題設條件無法判斷傳播方向、頻率，因而也無法計算波件無法判斷傳播方向、頻率，因而也無法計算波速只有速只有C選項正確選項正確經(jīng)典題型探究經(jīng)典題型探究 (2009年高考江蘇卷年高考江蘇卷)在在t0時時刻，質(zhì)點刻，質(zhì)點A開始做簡諧運動，其振開始做簡諧運動，其振動圖象如圖動圖象如圖725所示質(zhì)點所示質(zhì)點A振動的周期是振動的周期是_s；t8 s時，時，質(zhì)點質(zhì)點A的運動沿的運動沿y軸的軸的_方方向向(填填“正正”或或“負負”)；質(zhì)點；質(zhì)點B在波的傳播方向在波的傳播方向上與上與A相距相距16 m，已知波的傳播速度為，已知波的傳播速度為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. 波的形成和傳播波的形成和傳播圖圖725【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 (2009年高考福建理綜卷年高考福建理綜卷)圖圖726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()圖圖726At0.15 s時，質(zhì)點時，質(zhì)點Q的加速度達到正向最大的加速度達到正向最大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軸負方向軸負方向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通過的路程通過的路程為為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，加速度達到正向最大，正處于最低點，加速度達到正向最大，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，時，質(zhì)點質(zhì)點P運動方向沿運動方向沿y軸負方向，選項軸負方向，選項B對；由圖對；由圖象可知，波長象可知，波長8 m，周期，周期T0.2 s，所以波，所以波【答案答案】AB 波的多解性波的多解性 (2010年高考四川卷改編題年高考四川卷改編題)一列簡諧橫波一列簡諧橫波沿直線由沿直線由A向向B傳播，傳播，A、B相距相距0.45 m，如圖，如圖727是是A處質(zhì)點的振動圖象當處質(zhì)點的振動圖象當A處質(zhì)點運動到處質(zhì)點運動到波峰位置時，波峰位置時，B處質(zhì)點剛好到達平衡位置，這列處質(zhì)點剛好到達平衡位置，這列波的波速可能是波的波速可能是()圖圖727A4.5 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向點通過平衡位置的速度方向未知，形成多解；未知，形成多解；(2)AB間的距離與波長間的距離與波長的關(guān)系的關(guān)系不確定形成多解不確定形成多解【解析解析】 (1)B點向點向y軸正方向軸正方向運動時，由題意可知運動時，由題意可知A、B的的波形如圖波形如圖728所示所示(只畫一只畫一個波長內(nèi)的情況個波長內(nèi)的情況)，因此可得：，因此可得：AB0.45 mn 圖圖728(2)B點向點向y軸負方向運動時，軸負方向運動時，A、B間最簡波形如圖間最簡波形如圖729所示所示圖圖729【答案答案】AC變式訓練變式訓練一列橫波在某時刻的波形圖如圖一列橫波在某時刻的波形圖如圖7210圖圖7210中實線所示，經(jīng)中實線所示，經(jīng)0.02 s后的波形如圖中虛線所示，后的波形如圖中虛線所示，則該波的速度則該波的速度v和頻率和頻率f可能是可能是()Av為為5 m/s Bv為為45 m/sCf為為50 Hz Df為為37.5 Hz答案：答案：ABD