2020_2021學(xué)年高中物理第12章機(jī)械波階段提升課課件新人教版選修3_4202103291133

1、階段提升課 第十二章 知識(shí)體系知識(shí)體系 思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖 考點(diǎn)整合考點(diǎn)整合 素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升 核心素養(yǎng)核心素養(yǎng)物理觀念物理觀念 考點(diǎn)波的干涉和衍射考點(diǎn)波的干涉和衍射 1.1.干涉與衍射的區(qū)別干涉與衍射的區(qū)別: : (1)(1)發(fā)生波的干涉和明顯衍射的條件。發(fā)生波的干涉和明顯衍射的條件。 (2)(2)干涉和衍射的圖樣區(qū)別干涉和衍射的圖樣區(qū)別: : 2.2.干涉和衍射關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)化干涉和衍射關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)化: : 【素養(yǎng)評(píng)價(jià)素養(yǎng)評(píng)價(jià)】 如圖所示如圖所示,S,S1 1和和S S2 2是兩個(gè)相干波源是兩個(gè)相干波源, ,其振幅均為其振幅均為A,A,周期均為周期均為T T。實(shí)線與虛線分別表。實(shí)線與虛線分別表 示兩列

2、波的波峰和波谷。此刻示兩列波的波峰和波谷。此刻,c,c是波谷與波谷的相遇點(diǎn)是波谷與波谷的相遇點(diǎn), ,下列說(shuō)法中正確的是下列說(shuō)法中正確的是 ( () ) A.aA.a處質(zhì)點(diǎn)始終處于離平衡位置處質(zhì)點(diǎn)始終處于離平衡位置2A2A處處 B.B.隨著時(shí)間的推移隨著時(shí)間的推移,c,c處的質(zhì)點(diǎn)將向右移動(dòng)處的質(zhì)點(diǎn)將向右移動(dòng) C.C.從該時(shí)刻起從該時(shí)刻起, ,經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò) T,cT,c處的質(zhì)點(diǎn)將通過(guò)平衡位置處的質(zhì)點(diǎn)將通過(guò)平衡位置 D.D.若若S S2 2不動(dòng)不動(dòng),S,S1 1沿沿S S1 1b b連線向連線向b b運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng), ,則則b b處質(zhì)點(diǎn)仍然始終處質(zhì)點(diǎn)仍然始終 處于平衡位置處于平衡位置 1 4 【解析解析】選選

3、C C。a a處是波峰與波峰疊加處是波峰與波峰疊加, ,為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn), ,振幅為振幅為2A,2A,但質(zhì)點(diǎn)并不始終但質(zhì)點(diǎn)并不始終 處于離平衡位置處于離平衡位置2A2A處處,A,A錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動(dòng), ,并不隨波移動(dòng)并不隨波移動(dòng),B,B錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ; 從該時(shí)刻起從該時(shí)刻起, ,經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò) T,cT,c處為平衡位置與平衡位置相遇處為平衡位置與平衡位置相遇, ,質(zhì)點(diǎn)將通過(guò)平衡位置質(zhì)點(diǎn)將通過(guò)平衡位置,C,C正正 確確; ;兩列波傳到兩列波傳到b b點(diǎn)的振動(dòng)情況一直在變化點(diǎn)的振動(dòng)情況一直在變化, ,當(dāng)當(dāng)S S2 2不動(dòng)不動(dòng),S,S1 1沿沿S S1 1

4、b b連線向連線向b b運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng),b,b處質(zhì)處質(zhì) 點(diǎn)不可能始終處于平衡位置點(diǎn)不可能始終處于平衡位置,D,D錯(cuò)誤。故選錯(cuò)誤。故選C C。 1 4 【加固訓(xùn)練加固訓(xùn)練】 1.(1.(多選多選) )某同學(xué)注意到手機(jī)攝像頭附近有一個(gè)小孔某同學(xué)注意到手機(jī)攝像頭附近有一個(gè)小孔, ,查閱手機(jī)說(shuō)明書后知查閱手機(jī)說(shuō)明書后知 道手機(jī)內(nèi)部小孔位置處安裝了降噪麥克風(fēng)。進(jìn)一步翻閱技術(shù)資料得知道手機(jī)內(nèi)部小孔位置處安裝了降噪麥克風(fēng)。進(jìn)一步翻閱技術(shù)資料得知: :降噪麥克降噪麥克 風(fēng)通過(guò)降噪系統(tǒng)產(chǎn)生與外界噪音相位相反的聲波風(fēng)通過(guò)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(shí)現(xiàn)降噪的效與噪音疊加從而實(shí)現(xiàn)降噪的效 果。

5、如圖是理想情況下的降噪過(guò)程果。如圖是理想情況下的降噪過(guò)程, ,實(shí)線對(duì)應(yīng)環(huán)境噪聲實(shí)線對(duì)應(yīng)環(huán)境噪聲, ,虛線對(duì)應(yīng)降噪系統(tǒng)產(chǎn)生虛線對(duì)應(yīng)降噪系統(tǒng)產(chǎn)生 的等幅反相聲波。則的等幅反相聲波。則( () ) A.A.降噪過(guò)程實(shí)際上是聲波發(fā)生了干涉降噪過(guò)程實(shí)際上是聲波發(fā)生了干涉 B.B.降噪過(guò)程可以消除通話時(shí)的所有背景雜音降噪過(guò)程可以消除通話時(shí)的所有背景雜音 C.C.降噪聲波與環(huán)境噪聲的傳播速度相等降噪聲波與環(huán)境噪聲的傳播速度相等 D.PD.P點(diǎn)經(jīng)過(guò)一個(gè)周期傳播的距離為一個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)經(jīng)過(guò)一個(gè)周期傳播的距離為一個(gè)波長(zhǎng) 【解析解析】選選A A、C C。由圖看出。由圖看出, ,降噪聲波與環(huán)境聲波波長(zhǎng)相等降噪聲波與環(huán)境聲波

6、波長(zhǎng)相等, ,波速相等波速相等, ,則頻率相則頻率相 同同, ,疊加時(shí)產(chǎn)生干涉疊加時(shí)產(chǎn)生干涉, ,由于兩列聲波等幅反相由于兩列聲波等幅反相, ,所以振動(dòng)減弱所以振動(dòng)減弱, ,起到降噪作用起到降噪作用, ,故故A A 正確。降噪過(guò)程不能消除通話時(shí)的所有背景雜音正確。降噪過(guò)程不能消除通話時(shí)的所有背景雜音, ,只能消除與降噪聲波頻率相同只能消除與降噪聲波頻率相同 的雜音的雜音, ,故故B B錯(cuò)誤。機(jī)械波傳播的速度由介質(zhì)決定錯(cuò)誤。機(jī)械波傳播的速度由介質(zhì)決定, ,則知降噪聲波與環(huán)境噪聲的傳則知降噪聲波與環(huán)境噪聲的傳 播速度相等播速度相等, ,故故C C正確。正確。P P點(diǎn)并不隨波移動(dòng)點(diǎn)并不隨波移動(dòng), ,

7、故故D D錯(cuò)誤。故選錯(cuò)誤。故選A A、C C。 2.2.如圖甲所示如圖甲所示, ,水波傳到兩板間的空隙發(fā)生了明顯的衍射水波傳到兩板間的空隙發(fā)生了明顯的衍射, ,若不改變小孔的尺寸若不改變小孔的尺寸, , 只改變擋板的位置或方向只改變擋板的位置或方向, ,如圖乙中的如圖乙中的(a)(a)、(b)(b)、(c)(c)、(d),(d),則下列判斷正確的則下列判斷正確的 是是( () ) A.A.只有只有(a)(a)能發(fā)生明顯衍射能發(fā)生明顯衍射 B.B.只有只有(a)(b)(a)(b)能發(fā)生明顯衍射能發(fā)生明顯衍射 C.(a)C.(a)、(b)(b)、(c)(c)、(d)(d)均能發(fā)生明顯衍射均能發(fā)生明

8、顯衍射 D.(a)D.(a)、(b)(b)、(c)(c)、(d)(d)均不能發(fā)生明顯衍射均不能發(fā)生明顯衍射 【解析解析】選選C C。波發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是。波發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是: :當(dāng)孔、縫的寬度或障礙物的尺當(dāng)孔、縫的寬度或障礙物的尺 寸與波長(zhǎng)相比差不多或比波長(zhǎng)小得多寸與波長(zhǎng)相比差不多或比波長(zhǎng)小得多, ,不論圖乙中的不論圖乙中的(a)(a)、(b)(b)、(c)(c)、(d)(d)擋板位擋板位 置如何改變置如何改變, ,由于小孔的尺寸不變由于小孔的尺寸不變, ,則明顯的衍射條件滿足則明顯的衍射條件滿足, ,因此會(huì)發(fā)生明顯的衍因此會(huì)發(fā)生明顯的衍 射現(xiàn)象射現(xiàn)象, ,故故C C正確正確

9、,A,A、B B、D D錯(cuò)誤。故選錯(cuò)誤。故選C C。 核心素養(yǎng)核心素養(yǎng)科學(xué)思維科學(xué)思維 考點(diǎn)考點(diǎn)1 1機(jī)械波多解問題機(jī)械波多解問題 1.1.機(jī)械波多解的原因機(jī)械波多解的原因: : (1)(1)傳播方向的不確定性。傳播方向的不確定性。 (2)(2)某過(guò)程時(shí)間間隔對(duì)應(yīng)周期個(gè)數(shù)的不確定性。某過(guò)程時(shí)間間隔對(duì)應(yīng)周期個(gè)數(shù)的不確定性。 (3)(3)沿傳播方向某兩點(diǎn)間距對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)個(gè)數(shù)的不確定性。沿傳播方向某兩點(diǎn)間距對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)個(gè)數(shù)的不確定性。 2.2.波的多解問題的關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)化波的多解問題的關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)化: : 【素養(yǎng)評(píng)價(jià)素養(yǎng)評(píng)價(jià)】 在一列沿水平直線傳播的簡(jiǎn)諧橫波上在一列沿水平直線傳播的簡(jiǎn)諧橫波上, ,有相距有相距0.4

10、 m0.4 m的的B B、C C兩質(zhì)點(diǎn)兩質(zhì)點(diǎn),t,t1 1=0=0時(shí)時(shí),B,B、C C兩兩 質(zhì)點(diǎn)的位移為正的最大值質(zhì)點(diǎn)的位移為正的最大值, ,而且而且B B、C C間有一個(gè)波谷。當(dāng)間有一個(gè)波谷。當(dāng)t t2 2=0.1 s=0.1 s時(shí)時(shí),B,B、C C兩質(zhì)點(diǎn)的兩質(zhì)點(diǎn)的 位置剛好在各自的平衡位置位置剛好在各自的平衡位置, ,并且這時(shí)并且這時(shí)B B、C C間呈現(xiàn)一個(gè)波峰一個(gè)波谷間呈現(xiàn)一個(gè)波峰一個(gè)波谷, ,波谷到波谷到B B點(diǎn)點(diǎn) 的距離為波長(zhǎng)的四分之一。的距離為波長(zhǎng)的四分之一。 (1)(1)該簡(jiǎn)諧橫波的周期、波速各為多少該簡(jiǎn)諧橫波的周期、波速各為多少? ? (2)(2)若波速為若波速為27 m/s,

11、27 m/s,振幅為振幅為A,A,則以則以t t2 2時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn), ,寫出質(zhì)點(diǎn)寫出質(zhì)點(diǎn)C C的振動(dòng)方程。的振動(dòng)方程。 【解析解析】(1)(1)首先可以判斷首先可以判斷,B,B、C C相隔一個(gè)波長(zhǎng)相隔一個(gè)波長(zhǎng), ,因?yàn)樵谝驗(yàn)樵趖 t1 1=0 =0 時(shí)時(shí),B,B、C C兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的 位移為正的最大值位移為正的最大值, ,而且而且B B、C C間有一個(gè)波谷間有一個(gè)波谷, ,故波長(zhǎng)故波長(zhǎng)=0.4 m=0.4 m 如果波是從如果波是從B B向向C C傳播的話傳播的話, ,那么就是說(shuō)在那么就是說(shuō)在t t1 1t t2 2內(nèi)波的位移是內(nèi)波的位移是:x:x1 1=(n+ ),=(n

12、+ ), 所以波速為所以波速為:v:v1 1= =(4n+3) m/s,= =(4n+3) m/s, 周期為周期為:T:T1 1= (n=0,1,2,3,= (n=0,1,2,3,);); 如果波是從如果波是從C C向向B B傳播的話傳播的話, ,在在t t1 1t t2 2內(nèi)波的位移為內(nèi)波的位移為:x:x2 2=(n+ ),=(n+ ), 波速為波速為:v:v2 2= =(4n+1) m/s,= =(4n+1) m/s, T T2 2= (n=0,1,2,3,= (n=0,1,2,3,) )。 3 4 1 3 n x 4 t0.1 s （） 1 0.4 s v4n3 1 4 2 1 (n)

13、x 4 t0.1 s 2 0.4 s v4n1 (2)(2)當(dāng)當(dāng)v=27 m/sv=27 m/s時(shí)時(shí), ,滿足滿足v v1 1=(4n+3) m/s,=(4n+3) m/s,所以根據(jù)前面可知波的傳播方向是從所以根據(jù)前面可知波的傳播方向是從B B向向C C 此時(shí)周期此時(shí)周期T= T= 位移位移x=vt=27x=vt=270.1 m=2.7 m=6 ,0.1 m=2.7 m=6 ,所以所以C C點(diǎn)在平衡位置點(diǎn)在平衡位置, ,且向上運(yùn)動(dòng)且向上運(yùn)動(dòng) 則以則以t t2 2時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn), ,質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)C C的振動(dòng)方程為的振動(dòng)方程為:y=Asin t=Asin135t:y=Asin t=Asi

14、n135t 答案答案: :見解析見解析 0.41 s s v2767.5 3 4 2 T 【加固訓(xùn)練加固訓(xùn)練】 ( (多選多選) )一列橫波沿直線傳播一列橫波沿直線傳播, ,在波的傳播方向上有在波的傳播方向上有A A、B B兩點(diǎn)兩點(diǎn), ,在在t t時(shí)刻時(shí)刻A A、B B 兩點(diǎn)間形成的波形如圖甲所示兩點(diǎn)間形成的波形如圖甲所示, ,在在(t+3) s(t+3) s時(shí)刻時(shí)刻A A、B B兩點(diǎn)間形成的波形如圖乙所兩點(diǎn)間形成的波形如圖乙所 示示, ,已知已知A A、B B兩點(diǎn)間距離兩點(diǎn)間距離s=9 m,s=9 m,則以下說(shuō)法中正確的是則以下說(shuō)法中正確的是( () ) A.A.若周期為若周期為4 s,4

15、s,波一定向右傳播波一定向右傳播 B.B.若周期大于若周期大于4 s,4 s,波可能向右傳播波可能向右傳播 C.C.若波速為若波速為8.5 m/s,8.5 m/s,波一定向左傳播波一定向左傳播 D.D.該波波速可能的最小值為該波波速可能的最小值為0.5 m/s0.5 m/s 【解析解析】選選A A、C C、D D。若波向右傳播。若波向右傳播,3 s=(n+ )T,3 s=(n+ )T1 1,(n=0,1,2,(n=0,1,2,),T),T1 1= s;= s; 若波向左傳播若波向左傳播,3 s=(n+ )T,3 s=(n+ )T2 2,(n=0,1,2,(n=0,1,2,),T),T2 2=

16、s;= s;由于由于n n是整數(shù)是整數(shù), ,當(dāng)當(dāng)T=4 sT=4 s 時(shí)時(shí), ,符合符合T T1 1通項(xiàng)通項(xiàng), ,波向右傳播波向右傳播, ,故故A A正確。由上分析正確。由上分析, ,波向右傳播周期波向右傳播周期T4 s,T4 s,故故B B錯(cuò)錯(cuò) 誤。由圖知波長(zhǎng)誤。由圖知波長(zhǎng)=6 m,=6 m,若波速為若波速為8.5 m/s,8.5 m/s,波傳播的距離為波傳播的距離為x=vt=8.5x=vt=8.53 m=3 m= 25.5 m=4 ,25.5 m=4 ,根據(jù)波形的平移根據(jù)波形的平移, ,波一定向左傳播波一定向左傳播, ,故故C C正確。波向左傳播的距離正確。波向左傳播的距離 最小為最小為1

17、.5 m,1.5 m,該波波速可能的最小值為該波波速可能的最小值為v= m/s=0.5 m/sv= m/s=0.5 m/s。故。故D D正確。正確。 3 4 12 4n3 1 4 12 4n1 1 4 1.5 3 考點(diǎn)考點(diǎn)2 2波動(dòng)圖象和振動(dòng)圖象的綜合問題波動(dòng)圖象和振動(dòng)圖象的綜合問題 1.1.波動(dòng)圖象和振動(dòng)圖象的區(qū)別和聯(lián)系波動(dòng)圖象和振動(dòng)圖象的區(qū)別和聯(lián)系: : (1)(1)波動(dòng)圖象表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移情況波動(dòng)圖象表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移情況, ,從波的圖象上可從波的圖象上可 直接讀出振幅和波長(zhǎng)。隨著時(shí)間的推移直接讀出振幅和波長(zhǎng)。隨著時(shí)間的推移, ,波的圖象將沿波速

18、方向勻速移動(dòng)。波的圖象將沿波速方向勻速移動(dòng)。 (2)(2)振動(dòng)圖象表示單個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律振動(dòng)圖象表示單個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律, ,由振動(dòng)圖象上可直接由振動(dòng)圖象上可直接 讀出振幅、周期和任意時(shí)刻的振動(dòng)方向讀出振幅、周期和任意時(shí)刻的振動(dòng)方向, ,隨著時(shí)間的推移隨著時(shí)間的推移, ,振動(dòng)圖象繼續(xù)延伸振動(dòng)圖象繼續(xù)延伸, ,原原 有圖象保持不變。有圖象保持不變。 2.2.由波動(dòng)圖象畫振動(dòng)圖象或由振動(dòng)圖象畫波動(dòng)圖象由波動(dòng)圖象畫振動(dòng)圖象或由振動(dòng)圖象畫波動(dòng)圖象: : (1)(1)給出波動(dòng)圖象給出波動(dòng)圖象, ,已知波的傳播方向時(shí)已知波的傳播方向時(shí), ,可粗略畫出任一點(diǎn)的振動(dòng)圖象可粗略畫出

19、任一點(diǎn)的振動(dòng)圖象( (周期周期T T未未 知知) )。如果能再給出波速便可準(zhǔn)確畫出任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象。如果能再給出波速便可準(zhǔn)確畫出任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象。 (2)(2)給出振動(dòng)圖象和波的傳播方向給出振動(dòng)圖象和波的傳播方向, ,便可畫出任一時(shí)刻的波形圖便可畫出任一時(shí)刻的波形圖; ;或是給出兩個(gè)質(zhì)或是給出兩個(gè)質(zhì) 點(diǎn)的振動(dòng)圖象點(diǎn)的振動(dòng)圖象, ,加上兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置的間距和波源方位加上兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置的間距和波源方位, ,便可畫出多種情況下的便可畫出多種情況下的 波形圖。波形圖。 3.3.波動(dòng)圖象和振動(dòng)圖象的關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)化波動(dòng)圖象和振動(dòng)圖象的關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)化: : 【素養(yǎng)評(píng)價(jià)素養(yǎng)評(píng)價(jià)】 ( (多選多選) )一列簡(jiǎn)諧橫波

20、沿一列簡(jiǎn)諧橫波沿x x軸正方向傳播軸正方向傳播,t=0,t=0時(shí)刻剛好傳到時(shí)刻剛好傳到E E點(diǎn)點(diǎn), ,且且A A點(diǎn)在波峰點(diǎn)在波峰,B,B、C C、 D D也是波上質(zhì)點(diǎn)也是波上質(zhì)點(diǎn), ,波形如圖波形如圖a a所示所示; ;質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)C C的振動(dòng)圖象如圖的振動(dòng)圖象如圖b b所示。在所示。在x x軸正方向軸正方向E E有有 一能接收簡(jiǎn)諧橫波信號(hào)的接收器一能接收簡(jiǎn)諧橫波信號(hào)的接收器( (圖中未畫出圖中未畫出) )以以5 m/s5 m/s的速度向的速度向x x軸正方向運(yùn)動(dòng)。軸正方向運(yùn)動(dòng)。 下列說(shuō)法正確的是下列說(shuō)法正確的是( () ) A.A.波速是波速是10 m/s10 m/s B.t=0.05 sB.t

21、=0.05 s時(shí)刻時(shí)刻,B,B點(diǎn)在波谷點(diǎn)在波谷 C.CC.C、D D兩點(diǎn)振動(dòng)的相位差是兩點(diǎn)振動(dòng)的相位差是 D.D.簡(jiǎn)諧橫波波源起振方向沿簡(jiǎn)諧橫波波源起振方向沿y y軸負(fù)方向軸負(fù)方向 E.E.接收器接收到的波的頻率比波源振動(dòng)頻率小接收器接收到的波的頻率比波源振動(dòng)頻率小 【解析解析】選選A A、C C、E E。由。由(a)(a)圖可知圖可知, ,波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為=4 m=4 m。由。由(b)(b)圖可知圖可知, ,周期周期T=T= 0.4 s0.4 s。所以波速。所以波速:v= =10 m/s,:v= =10 m/s,故故A A正確。由圖可知正確。由圖可知,B,B點(diǎn)振動(dòng)方向向上點(diǎn)振動(dòng)方向向上, ,又又t=t= , ,可知可知B B點(diǎn)不可能在波谷點(diǎn)不可能在波谷, ,故故B B錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。C C、D D兩點(diǎn)傳播相差半個(gè)波長(zhǎng)兩點(diǎn)傳播相差半個(gè)波長(zhǎng), ,所以所以 振動(dòng)的相位差是振動(dòng)的相位差是,故故C C正確。因?yàn)楹?jiǎn)諧橫波沿正確。因?yàn)楹?jiǎn)諧橫波沿x x軸正方向傳播軸正方向傳播, ,所以由質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)所以由質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng) 法可以判斷波源起振方向沿法可