高考物理大一輪復習 12.2機械波課件 新人教版.ppt

考點一波動圖象與波速公式的應用 考點二波動圖象和振動圖象的綜合 考點三機械波的多解問題 考點 第十二章機械振動機械波光電磁波與相對論 高三物理一輪復習 第2節(jié)機械波 考點四波的干涉 衍射 多普勒效應 1 振動和波關系的理解 多選 關于振動和波的關系 下列說法中正確的是 A 振動是波的成因 波是振動的傳播B 振動是單個質(zhì)點呈現(xiàn)的運動現(xiàn)象 波是許多質(zhì)點聯(lián)合起來呈現(xiàn)的運動現(xiàn)象C 波的傳播速度就是質(zhì)點振動的速度D 波源停止振動時 波立即停止傳播 機械波的產(chǎn)生條件是有波源和介質(zhì) 由于介質(zhì)中的質(zhì)點依次帶動由近及遠傳播而形成波 所以選項A和B正確 波的傳播速度是波形由波源向外伸展的速度 在均勻介質(zhì)中其速度大小不變 而質(zhì)點振動的速度和方向都隨時間周期性地發(fā)生變化 選項C錯誤 波源一旦將振動傳給了介質(zhì) 振動就會在介質(zhì)中向遠處傳播 當波源停止振動時 介質(zhì)仍然繼續(xù)傳播波源振動的運動形式 不會隨波源停止振動而停止傳播 選項D錯誤 解析 答案 基礎自測 AB 2 波動圖象的理解 多選 一列簡諧橫波在t 0時刻的波形圖如右圖所示 介質(zhì)中x 2m處的質(zhì)點P沿y軸方向做簡諧運動的表達式為y 10sin5 t cm 關于這列簡諧波 下列說法正確的是 基礎自測 解析 答案 CD A 周期為4 0sB 振幅為20cmC 傳播方向沿x軸正向D 傳播速度為10m s t 0時刻P點開始向上振動 所以機械波沿x軸正向傳播 C正確 基礎自測 解析 3 波的干涉和衍射現(xiàn)象的理解 2015 湖北黃岡七市聯(lián)考 多選 關于波的干涉 衍射等現(xiàn)象 下列說法正確的是 A 有的波只能發(fā)生干涉現(xiàn)象 有的波只能發(fā)生衍射現(xiàn)象B 產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的必要條件之一 就是兩列波的頻率相等 干涉 衍射是波共有的特性 所以A錯誤 干涉需要滿足兩波頻率相同 波源性質(zhì)相同的條件 B正確 當滿足d 時 可產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象 C正確 在干涉圖樣中 位移隨時間時刻發(fā)生變化 D錯誤 在多普勒效應中 觀測者與波源相互靠近時 接收到的波的頻率大于波源的振動頻率 E正確 基礎自測 解析 答案 BCE C 能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象的條件是障礙物的尺寸與波長比較相差不多或比波長更小D 在干涉圖樣中 振動加強區(qū)域的質(zhì)點 其位移始終保持最大 振動減弱區(qū)域的質(zhì)點 其位移始終保持最小E 當觀測者靠近波源時 接收到的波的頻率會大于波源的振動頻率 基礎自測 4 波動圖象和振動圖象的應用 2014 高考安徽卷 一簡諧橫波沿x軸正向傳播 圖甲是t 0時刻的波形圖 圖乙是介質(zhì)中某質(zhì)點的振動圖象 則該質(zhì)點的x坐標值合理的是 A 0 5mB 1 5mC 2 5mD 3 5m 由圖乙可知 t 0時 質(zhì)點位于y軸負半軸部分 A D錯誤 t 0時 質(zhì)點向y軸負方向運動 而該簡諧波沿x軸正方向運動 由 上下坡法 可知 B錯誤 C正確 基礎自測 解析 答案 圖片顯 隱 C 一 機械波1 機械波的形成條件 1 有發(fā)生機械振動的 2 有傳播 如空氣 水等 2 傳播特點 1 傳播振動形式 傳遞 傳遞信息 2 質(zhì)點不隨波遷移 3 機械波的分類 教材梳理 垂直 波源 介質(zhì) 能量 二 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的關系機械波的速度大小由 決定 與機械波的頻率無關 教材梳理 相同 波源 介質(zhì) 三 機械波的圖象1 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 用縱坐標表示某一時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的 連接各位移矢量的末端 得出的曲線即為波的圖象 簡諧波的圖象是正弦 或余弦 曲線 2 物理意義 某一時刻介質(zhì)中各質(zhì)點相對 的位移 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 2 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 或者 時 才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 教材梳理 平衡位置 位移 平衡位置 相差不多 小于波長 五 波的干涉1 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 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的矢量和 2 波的干涉 1 定義 頻率相同的兩列波疊加時 某些區(qū)域的振動 某些區(qū)域的振動 這種現(xiàn)象叫波的干涉 2 條件 兩列波的頻率相同 教材梳理 加強 減弱 3 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 六 多普勒效應由于波源與觀察者互相 或者互相 時 接收到的波的 與波源頻率不相等的現(xiàn)象 教材梳理 靠近 遠離 頻率 1 波的圖象反映了在某時刻介質(zhì)中的各質(zhì)點離開平衡位置的位移情況 圖象的橫軸表示各質(zhì)點的平衡位置 縱軸表示該時刻各質(zhì)點的位移 如右圖所示 圖象的應用 1 直接讀取振幅A和波長 以及該時刻各質(zhì)點的位移 2 確定某時刻各質(zhì)點加速度的方向 并能比較其大小 考點一波動圖象與波速公式的應用 考點闡釋 3 結合波的傳播方向可確定各質(zhì)點的振動方向或由各質(zhì)點的振動方向確定波的傳播方向 考點闡釋 考點一波動圖象與波速公式的應用 1 2014 高考山東卷 多選 一列簡諧橫波沿直線傳播 以波源O由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 A的平衡位置相距0 9m 以下判斷正確的是 題組設計 解析 答案 考點一波動圖象與波速公式的應用 AB A 波長為1 2mB 波源起振方向沿y軸正方向C 波速大小為0 4m sD 質(zhì)點A的動能在t 4s時最大 長 vt 1 2m A正確 振源的起振方向與t 3s時質(zhì)點A的振動方向相同 沿y軸正方向 B正確 質(zhì)點A在t 4s時位移最大 動能為零 D錯誤 題組設計 解析 考點一波動圖象與波速公式的應用 2 2015 河南六市一聯(lián) 某波源S發(fā)出一列簡諧橫波 波源S的振動圖象如圖所示 在波的傳播方向上有A B兩點 它們到S的距離分別為45m和55m 測得A B兩點開始振動的時間間隔為1 0s 由此可知 題組設計 解析 考點一波動圖象與波速公式的應用 1 波長 m 2 當B點離開平衡位置的位移為 6cm時 A點離開平衡位置的位移是 cm 2 由圖知A點離開平衡位置的位移是 6cm 1 20 2 6 題組設計 解析 答案 考點一波動圖象與波速公式的應用 判斷波的傳播方向與質(zhì)點的振動方向的三種常見方法 1 上下坡法 沿波的傳播方向 上坡時質(zhì)點向下振動 下坡時質(zhì)點向上振動 如圖甲所示 2 同側法 波形圖上某點表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖線同側 如圖乙所示 規(guī)律總結 考點一波動圖象與波速公式的應用 規(guī)律總結 考點一波動圖象與波速公式的應用 振動圖象與波動圖象的比較 考點二波動圖象和振動圖象的綜合 考點闡釋 考點闡釋 考點二波動圖象和振動圖象的綜合 1 2014 高考四川卷 如圖所示 甲為t 1s時某橫波的波形圖象 乙為該波傳播方向上某一質(zhì)點的振動圖象 距該質(zhì)點 x 0 5m處質(zhì)點的振動圖象可能是 題組設計 解析 答案 考點二波動圖象和振動圖象的綜合 A 2 2014 高考新課標 卷 多選 圖甲為一列簡諧橫波在t 0 10s時刻的波形圖 P是平衡位置在x 1 0m處的質(zhì)點 Q是平衡位置在x 4 0m處的質(zhì)點 圖乙為質(zhì)點Q的振動圖象 下列說法正確的是 由題圖乙可知 在t 0 10s時 質(zhì)點Q向y軸負方向運動 A錯誤 結合題圖甲 乙可知 波沿x軸負方向傳播 t 0 25s時P處于y軸的負方向 則其加速度沿y軸的正方向 B正確 由圖甲知波長 8m 由圖乙知周期T 0 2s 則波傳播的速度 題組設計 解析 答案 BCE 考點二波動圖象和振動圖象的綜合 A 在t 0 10s時 質(zhì)點Q向y軸正方向運動B 在t 0 25s時 質(zhì)點P的加速度方向與y軸正方向相同C 從t 0 10s到t 0 25s 該波沿x軸負方向傳播了6mD 從t 0 10s到t 0 25s 質(zhì)點P通過的路程為30cmE 質(zhì)點Q簡諧運動的表達式為y 0 10sin10 t 國際單位制 題組設計 解析 考點二波動圖象和振動圖象的綜合 一分 一看 二找 巧解波的圖象與振動圖象綜合類問題 1 分清振動圖象與波的圖象 只要看清橫坐標即可 橫坐標為x則為波的圖象 橫坐標為t則為振動圖象 2 看清橫 縱坐標的單位 尤其要注意單位前的數(shù)量級 3 找準波的圖象對應的時刻 4 找準振動圖象對應的質(zhì)點 規(guī)律總結 考點二波動圖象和振動圖象的綜合 1 造成波動問題多解的主要因素有 1 周期性 時間周期性 時間間隔 t與周期T的關系不明確 空間周期性 波傳播距離 x與波長 的關系不明確 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 考點三機械波的多解問題 考點闡釋 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)滿足條件的關系 t或 x 若此關系為時間 則t nT t n 0 1 2 若此關系為距離 則x n x n 0 1 2 考點闡釋 考點三機械波的多解問題 1 2013 高考重慶卷 一列簡諧橫波沿直線傳播 某時刻該列波上正好經(jīng)過平衡位置的兩質(zhì)點相距6m 且這兩質(zhì)點之間的波峰只有一個 則該簡諧波可能的波長為 A 4m 6m和8mB 6m 8m和12mC 4m 6m和12mD 4m 8m和12m 題組設計 解析 答案 C 考點三機械波的多解問題 2 2013 高考天津卷 多選 一列簡諧橫波沿直線傳播 該直線上平衡位置相距9m的a b兩質(zhì)點的振動圖象如圖所示 下圖中描述該波的圖象可能正確的是 題組設計 解析 答案 AC 考點三機械波的多解問題 題組設計 解析 考點三機械波的多解問題 求解波的多解問題的一般步驟 1 根據(jù)初 末兩時刻的波形圖確定傳播距離與波長的關系通式 2 根據(jù)題設條件判斷是唯一解還是多解 規(guī)律總結 考點三機械波的多解問題 1 波的干涉中振動加強點和減弱點的判斷某質(zhì)點的振動是加強還是減弱 取決于該點到兩相干波源的距離之差 r 1 當兩波源振動步調(diào)一致時若 r n n 0 1 2 則振動加強 考點四波的干涉 衍射 多普勒效應 考點闡釋 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相差不大或者小于波長 3 多普勒效應的成因分析 2 當波源與觀察者相互靠近時 觀察者接收到的頻率變大 當波源與觀察者相互遠離時 觀察者接收到的頻率變小 考點闡釋 考點四波的干涉 衍射 多普勒效應 題組一波的干涉現(xiàn)象1 如右圖所示為兩列相干水波在t 0時刻的疊加情況 其中實線表示波峰 虛線表示波谷 若兩列波的振幅均保持5cm不變 波速和波長分別為1m s和0 5m C點是BD連線的中點 則下列說法正確的是 A B C D點振動始終加強 選項A B錯誤 t 0時刻 A B兩點的豎直高度差為20cm 選項C錯誤 波動周期T v 0 5s 在t 0至t 0 25s的時間內(nèi) B點通過的路程為20cm 選項D正確 題組設計 解析 答案 D 考點四波的干涉 衍射 多普勒效應 A A D點振動始終加強 B點振動始終減弱B C點始終保持靜止不動C t 0時刻 A B兩點的豎直高度差為10cmD 在t 0至t 0 25s的時間內(nèi) B點通過的路程為20cm 題組設計 考點四波的干涉 衍射 多普勒效應 題組二波的衍射現(xiàn)象2 如右圖所示為觀察水面波衍射的實驗裝置 AC和BD是兩塊擋板 AB是一個小孔 O是波源 圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況 每兩條相鄰波紋 圖中曲線 之間的距離表示一個波長 則對波經(jīng)過孔后的傳播情況 下列描述不正確的是 由題圖可以看出 孔AB尺寸與波長相差不大 因只有縫 孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多 或者比波長更小時 才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象 A C正確 題組設計 解析 答案 D 考點四波的干涉 衍射 多普勒效應 A 此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B 擋板前后波紋間距相等C 如果將孔AB擴大 有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D 如果孔的大小不變 使波源頻率增大 能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象 題組設計 解析 考點四波的干涉 衍射 多普勒效應 題組三多普勒效應的理解3 a為聲源 發(fā)出聲波 b為接收者 接收a發(fā)出的聲波 若a b運動 且只限于沿兩者連線方向上 則下列說法正確的是 A a靜止 b向a運動 則b接收到的聲頻比a發(fā)出的高B a b向同一方向運動 則b接收到的聲頻一定比a發(fā)出的高C a b向同一方向運動 則b接收到的聲頻一定比a發(fā)出的低D a b都向相互背離的方向運動 則b接收到的聲頻比a發(fā)出的高 根據(jù)多普勒效應知 當聲源與接收者相向運動時 接收者接收到的聲頻增大 A正確 a b向同一方向運動 但速度的大小未知 聲源與接收者之間的距離是增大還是減小不能確定 B C錯誤 a b都向相互背離的方向運動 接收者接收到的聲頻減小 D錯誤 題組設計 解析 答案 A 考點四波的干涉 衍射 多普勒效應 本節(jié)課的重點 難點是機械波的形成及波動和振動兩種圖象問題綜合分析 復習中抓住以下幾點 1 一個公式兩點注意 2 機械波的頻率由波源決定與介質(zhì)無關 3 波由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時 f不變 v 改變 名師 微點撥 2 圖象問題的 五個易錯 1 不理解振動圖象與波的圖象的區(qū)別 2 誤將振動圖象看做波的圖象或將波的圖象看做振動圖象 3 不知道波傳播過程中任意質(zhì)點的起振方向與波源的起振方向相同 4 不會區(qū)分波的傳播位移和質(zhì)點的振動位移 5 誤認為質(zhì)點隨波遷移 3 干涉和衍射的 兩點提醒 1 加強點只是振幅增大 并非任一時刻位移都大 2 衍射不需要條件 只有明顯衍射才有條件