2018版高考物理一輪復習第15章機械振動與機械波光電磁波與相對論第2講機械波課件

1、第十五章　機械振動與機械波　光電磁波與相對論,選 修 3-4,第2講　機械波,知識梳理自測,1．機械波的形成條件(1)有發(fā)生機械振動的波源。(2)有傳播介質，如空氣、水等。2．傳播特點(1)機械波傳播的只是振動的________和________，質點只在各自的平衡位置附近做簡諧運動，并不隨波________。(2)介質中各質點的振幅相同，振動周期和頻率都與________振動周期和頻率相同。,機械波,形式,能量,遷移,波源

2、的,(3)一個周期內，質點完成一次全振動，通過的路程為________，位移為零。3．機械波的分類(1)橫波：質點的振動方向與波的傳播方向相互________的波，有________ (凸部)和________(凹部)。(2)縱波：質點的振動方向與波的傳播方向在__________上的波，有_______和________。,4A,垂直,波峰,波谷,同一直線,密部,疏部,1．橫波的圖象(1)坐標軸：橫軸表示各質點的_______

3、____，縱軸表示該時刻各質點的________。(2)意義：表示在波的傳播方向上，某時刻各質點離開___________的位移。(3)圖象,橫波的圖象,平衡位置,位移,平衡位置,(4)應用①直接讀取_________和________，以及該時刻各質點的________。②確定某時刻各質點加速度和速度的________，并能比較大小。③結合波的傳播方向可確定各質點的____________或由各質點的振動方向確定波的____

4、______。,振幅A,波長λ,位移,方向,振動方向,傳播方向,2．波長、波速、頻率及其關系(1)波長λ：在波動中，振動相位總是________的兩個相鄰質點間的距離。(2)波速v：波在介質中的傳播速度，由________本身的性質決定。(3)頻率f：由波源決定，等于波源的____________。(4)波長、波速和頻率的關系①v＝________；②v＝_________。,相同,介質,振動頻率,λf,1．波的疊加：觀察兩

5、列波的疊加過程可知：幾列波相遇時，每列波都能夠保持各自的狀態(tài)繼續(xù)傳播而不___________，只是在重疊的區(qū)域里，質點同時參與這幾列波引起的振動，質點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的_______________。,波特有的現(xiàn)象,互相干擾,位移的矢量和,,2．波的干涉和衍射：,相同,尺寸,繞過障礙物,干涉圖樣,3.多普勒效應：(1)定義：由于波源和觀察者之間有__________，使觀察者感受到波的頻率__________的現(xiàn)象。

6、(2)實質：聲源頻率________，觀察者接收到的頻率__________。(3)規(guī)律：①波源與觀察者如果相互靠近，觀察者接收到的__________；②波源與觀察者如果相互遠離，觀察者接收到的__________；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。,相對運動,發(fā)生變化,不變,發(fā)生變化,頻率增大,頻率減小,等于,思維辨析：(1)在機械波傳播過程中，介質中的質點隨波的傳播而遷移。(　　

7、)(2)周期或頻率，只取決于波源，而與v、λ無直接關系。(　　)(3)波速v取決于介質的性質，它與T、λ無直接關系。只要介質不變，v就不變；如果介質變了，v也一定變。(　　)答案：(1)×　在機械波傳播過程中，介質中的質點并不會隨波的傳播而遷移?！?2)√　(3)√,,D,[解析]　由圖知a、b兩點之間的距離為一個波長，a、b兩點振動開始時刻相差一個周期，選項AB錯誤；由波是向右傳播的，知選項C錯誤，D正確。,ABD,C

8、,[解析]　同一列聲波在不同介質中的傳播速度不同，根據(jù)v＝λf，由于頻率不變，故在不同的介質中傳播時波長不同，故A錯誤。不同的聲波在相同的介質中傳播，傳播速度相同，故B錯誤。衍射是波特有的現(xiàn)象。聲波是一種機械波，故能夠發(fā)生衍射現(xiàn)象，C正確。根據(jù)波的疊加原理，不同的波相遇時發(fā)生疊加，再分開時各自獨立傳播互不影響，故人能辨別不同樂器同時發(fā)出的聲音，故D錯誤。,BD,[解析]　根據(jù)多普勒效應，當觀察者與聲源相互靠近時，觀察者接收到的頻率大于聲

9、源發(fā)出的頻率；當觀察者與聲源相互遠離時，觀察者接收到的頻率小于聲源發(fā)出的頻率，故A、C錯誤，B、D正確。,核心考點突破,1．機械波的傳播特點：(1)波傳到任意一點，該點的起振方向都和波源的起振方向相同。(2)介質中每個質點都做受迫振動，因此，任一質點的振動頻率和周期都和波源的振動頻率和周期相同。(3)波從一種介質進入另一種介質，由于介質的情況不同，它的波長和波速可以改變，但頻率和周期都不會改變。,機械波的傳播與圖象,3．波的傳播方

10、向與質點的振動方向的判斷方法,解題探究：(1)當波傳到P點時，P點開始離開平衡位置____________；波源O恰好處于波峰位置，說明O、F兩質點之間的距離等于_________。(2)再經(jīng)過5s，平衡位置在Q處的質點第一次處于波峰位置，說明波從P點傳播到Q點所用時間為________________。,向上振動,〔類題演練 1 〕,,B,求解波動圖象與振動圖象綜合類問題可采用“一分、一看、二找”的方法。1．分清振動圖象與波動圖象

11、。關鍵要看清橫坐標即可，橫坐標為x則為波動圖象，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．找準波動圖象對應的時刻，且由圖象讀出振幅、波長等信息。4．找準振動圖象對應的質點，且由圖象讀出振幅、周期等信息。,振動圖象和波的圖象的關聯(lián)分析,BCE,A．在t＝0.10s時，質點Q向y軸正方向運動B．在t＝0.25s 時，質點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

12、x軸負方向傳播了6mD．從t＝0.10s到t＝0.25s，質點P通過的路程為30cmE．質點Q簡諧運動的表達式為y＝0.10sin10πt(國際單位制),答案：(1)先由圖象讀出波長、周期，從而求出波速，再由x＝vt求出波傳播的距離。(2)不一定。當從平衡位置或位移最大處計時，才是3A。,〔類題演練 2 〕,[答案]　(1)5s　(2)27.07cm,1．造成波動問題多解的主要因素(1)周期性①時間周期性：時間間隔Δt與周期T

13、的關系不明確。②空間周期性：波傳播距離Δx與波長λ的關系不明確。(2)雙向性①傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定。②振動方向雙向性：質點振動方向不確定。,波的多解問題,如：a.質點達到最大位移處，則有正向和負向最大位移兩種可能。b．質點由平衡位置開始振動，則起振方向有向上、向下(或向左、向右)兩種可能。c．只告訴波速不指明波的傳播方向，應考慮沿兩個方向傳播的可能，即沿x軸正方向或沿x軸負方向傳播。 d．只給出兩時刻的波形

14、，則有多次重復出現(xiàn)的可能。(3)波形的隱含性形成多解在波動問題中，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態(tài)。這樣，波形就有多種情況，形成波動問題的多解性。,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，即找出一個周期內滿足條件的關系Δt或Δx，若此關系為時間，則t＝nT＋Δt(n＝0,1,2，…)，若此關系為距離，則x＝nλ＋Δx(n＝0,1,2，…)。,,〔類題演練 3 〕,波的干涉中振

15、動加強點和減弱點的判斷(1)圖象法：在某時刻的波形圖上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點，一定是加強點，而波峰與波谷的交點一定是減弱點，各加強點或減弱點各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成加強線和減弱線，兩種線互相間隔，這就是干涉圖樣，加強點與減弱點之間各質點的振幅介于加強點與減弱點的振幅之間。,波的干涉、衍射、多普勒效應,[解析]　由圖知O點是波谷和波谷疊加，是振動加強點，該時刻處于波谷，A錯誤；P、N兩質點處是波谷和波峰

16、疊加，由于振幅相同，位移始終為零，即處于平衡位置，B正確；振動的質點只是在各自的平衡位置附近振動，不會隨波遷移，C錯誤；從該時刻起，經(jīng)過四分之一周期，質點M到達平衡位置，D錯誤。,名師歸納：波的干涉問題的分析(1)在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內，振動加強點始終加強；振動減弱點始終減弱。兩列相干波的波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇處是振動最強的地方，并且用一條直線將以上加強點連接起來，這條直線上的點都是加強的；而波峰與波谷(或波谷與波峰)相遇處是振

17、動最弱的地方，把以上減弱點用直線連接起來，直線上的點都是減弱點。(2)不論是振動加強的質點還是振動減弱的質點，都仍在其平衡位置附近振動，某點的振動加強，是指這個質點以較大的振幅振動；而某點的振動減弱，是指這個質點以較小的振幅振動，因此，振動加強點的位移不是始終等于振幅，它的位移的大小和方向隨時間在發(fā)生周期性的變化。,〔類題演練 4 〕,B,[解析]　對于a質點，上面的波使其向下振動，下面的波使其向下振動，所以其合速度向下，位移等于兩列