(新課標(biāo))高考物理總復(fù)習(xí)第80課時(shí)機(jī)械波(重點(diǎn)突破課)課件

1、第80課時(shí)機(jī)械波（重點(diǎn)突破課）考點(diǎn)一波的形成和傳播波的傳播.波的圖像、波長(zhǎng)的概念是這部分內(nèi)容的重點(diǎn),而波的周期性、波的多解問(wèn)題是難點(diǎn)，分析這些問(wèn)題時(shí)要在腦 海中形成波的傳播的動(dòng)態(tài)圖形。1.波的形成和傳播 (1)機(jī)械波的形成條件有發(fā)生機(jī)械振動(dòng)的波源。有介質(zhì)，如空氣、水等。(2)機(jī)械波的傳播特點(diǎn)機(jī)械波傳播的只是振動(dòng)的血和甦，質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，并不隨波遷移。介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期和頻率都與波源的振動(dòng)周期和頻率相同。一個(gè)周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng)，通過(guò)的路程為4A,機(jī)械波的分類橫波質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互垂直的 波，有波峰（凸部）和波谷（凹部）縱波質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方

2、向在同一直線上 的波，有密部和疏部(1)坐標(biāo)軸：橫軸表示在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的一平衡 (1)坐標(biāo)軸：橫軸表示在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的一平衡 位置,縱軸表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的-位移。如圖所示。(2)意義：表示在波的傳播方向上，某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)離璉鰻位置的位移。3.波長(zhǎng)、波速、頻率及其關(guān)系 (1)波長(zhǎng)2：在波動(dòng)中，振動(dòng)相位總是遛邑的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離。(2)波速s波在介質(zhì)中的傳播速度，由 介質(zhì)本身的性質(zhì)決定。頻率由波源決定，等于波源的振動(dòng)頻率。(4)波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系：e= =方。考去細(xì)研考法1波的形成與傳播例1（多選）（2016全國(guó)卷I ）某同學(xué)漂浮在海面上，雖然 水面波正平穩(wěn)地以1

3、. 8m/s例1海灘靠近。該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個(gè)波峰到第10個(gè)波峰通過(guò)身下 的時(shí)間間隔為15 s。下列說(shuō)法正確的是（）水面波是一種機(jī)械波該水面波的頻率為6 Hz該水面波的波長(zhǎng)為3 m水面波沒(méi)有將該同學(xué)推向岸邊，是因?yàn)椴▊鞑r(shí)能量 不會(huì)傳遞出去水面波沒(méi)有將該同學(xué)推向岸邊，是因?yàn)椴▊鞑r(shí)振動(dòng) 的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移解析水面波是一種機(jī)械波，A正確；根據(jù)題意得周期卩=等s=| s,頻率/=*=0. 6 Hz, B錯(cuò)誤；波長(zhǎng)2弓=黯C正確；波傳播過(guò)程中，傳播的是振動(dòng)形式，能量可以傳遞出去，但質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移，D錯(cuò)誤，E正確。憎案ACE規(guī)律方法波的傳播問(wèn)題的分析方法(1)波傳播時(shí)，波的信息和能量可以向外傳播，但振

4、動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移。(2)波的傳播具有周期性，波在一個(gè)周期傳播的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)。波長(zhǎng)的大小等于相鄰兩波峰(或波谷)之間的距離。(3)波長(zhǎng)、波速、周期和頻率的計(jì)算可利用關(guān)系式。=鈿p考法2波的圖像分析例2（多選）（2018全國(guó)卷III）一列簡(jiǎn)諧橫波沿兀軸正方向傳播，在（=0和/=020 s時(shí)的波形分別如圖中實(shí)線和虛線所示。已知該波的周期卩020 So下列說(shuō)法正確的是（）1y/cm廠、廠、/0第/cm波速為0. 40m/s波長(zhǎng)為0. 08 mx=0. 08m的質(zhì)點(diǎn)在（=0. 70s時(shí)位于波谷D. x=0. 08 m的質(zhì)點(diǎn)在（=0. 12 s時(shí)位于波谷E.若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.E.若

5、此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.Om/s,則它在該介質(zhì)中的波長(zhǎng)為0. 32 my-x圖像可知傳播距離Ax=解析因周期r0. 20 s,故波在/=o到r=0y-x圖像可知傳播距離Ax=間內(nèi)傳播的距離小于波長(zhǎng)2,由0. 08 m,故波速Av0. 08 m,故波速p=心=040m/s,故A正確；由丿兀圖像可知波長(zhǎng)2=0. 16 m,可知波長(zhǎng)2=0. 16 m,故B錯(cuò)誤；由7?=,波的周期T=0. 4s,根據(jù)振動(dòng)與波動(dòng)的關(guān)系知/=0時(shí)，x=0. 08 m的質(zhì) 3.點(diǎn)沿+y方向振動(dòng)，/=07s=lT,故此時(shí)該質(zhì)點(diǎn)位于波谷;1T因?yàn)閖TVO. 12 s/+),=亍=兀 rad/s1=1( 、即 jo =

6、1=1( 、即 jo = Asin2由題圖(b)可知jQ = Asin cot7T所以o、Q兩質(zhì)點(diǎn)的相位差為1也=”=911。答案(1)18 cm/s沿x軸負(fù)方向傳播(2)9 cm規(guī)律方法分析波的圖像與振動(dòng)圖像綜合問(wèn)題的注意事項(xiàng)分清振動(dòng)圖像與波的圖像。橫坐標(biāo)為兀則為波的圖像, 橫坐標(biāo)為t則為振動(dòng)圖像?？辞鍣M、縱坐標(biāo)的單位，注意單位前的數(shù)量級(jí)。找準(zhǔn)波的圖像對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)和振動(dòng)圖像對(duì)應(yīng)的時(shí)刻?？挤?波的多解問(wèn)題例4如圖所示，實(shí)線是一列簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻的波形圖,虛線是0. 2s后的波形圖。i譏2 /ty/cm/X 0 乜人/4 5 x/m(1)若波向左傳播，求它傳播的距離及最小距離;(2)若波向右傳播,(

7、2)若波向右傳播,求它的周期及最大周期;(3)若波速為35m/s,求波的傳播方向。解析(1)由題圖知，2=4 m,若波向左傳播，傳播的距3離為心=以+ ” = (4/+3)111( = 0,1,2,)，最小距離為AXmin=3 mo若波向右傳播，心=以+”,s,所用時(shí)間為Ar= n+ T=0. 2- 丫 s,所用時(shí)間為Ar= n+ T=0. 20. I4廠 j0.故周期為卩=4 + 1 所以最大周期為rmax=o. 8s因?yàn)?Ax=v At=35X0. 2 m=7 m=所以波向左傳播。答案見(jiàn)解析所以波向左傳播。答案見(jiàn)解析規(guī)律方法規(guī)律方法解答波的多解問(wèn)題的方法(1)假設(shè)波向X軸正方向或負(fù)方向傳播

8、。(2)由題目提供的波形變化等條件列出傳播距離或傳播時(shí)間與波長(zhǎng)、根據(jù)間與波長(zhǎng)、根據(jù)V=或e=労求出速度或其他未知量的關(guān) 系通式。分析題目中有沒(méi)有其他限制條件，判斷通過(guò)關(guān)系通式得到的多解能否變?yōu)橛邢迋€(gè)解或唯一解o集訓(xùn)沖關(guān)I-(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波在/=0時(shí)刻的波形圖如圖所示，已知這列波沿兀軸正方向傳播，M為傳播方向上一質(zhì)點(diǎn)，此時(shí)M點(diǎn)的縱坐標(biāo)為邊cm。若經(jīng)過(guò)時(shí)間A/=0. 1 s, M點(diǎn)首次到達(dá)波峰。下列說(shuō)法中正確的是()波動(dòng)方程為j=2sin(27tx)cmM點(diǎn)的坐標(biāo)為(0. 3, a/2)波的傳播速度大小為1. 25m/sD.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期為1D.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期為1E從(=0時(shí)刻起經(jīng)過(guò)0.5點(diǎn)運(yùn)

9、動(dòng)的路程為(6-V2)cm解析：根據(jù)題圖可知：波長(zhǎng)i=lm,振幅A=2cm,則波動(dòng)方程為y=Asin =2sin（27tx）cm,選項(xiàng)A正確；將M點(diǎn)縱坐標(biāo)丿=邊cm代入波動(dòng)方程，結(jié)合題圖解得M點(diǎn)的坐標(biāo)為代入波動(dòng)方程，結(jié)合題圖解得M點(diǎn)的坐標(biāo)為,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;3_1廣8由于經(jīng)過(guò)時(shí)間A=0. Is, M點(diǎn)首次到達(dá)波峰，即3_1廣8波峰傳播到M點(diǎn)，傳播距離等于心=|m=| m,波的傳播速 A廠代入數(shù)據(jù)解得。=125m/s,選項(xiàng)波峰傳播到M點(diǎn)，傳播距離等于心=周期丁=孑代入數(shù)據(jù)可得T=0. 8 s,選項(xiàng)D錯(cuò)誤；0. 5 s-Ar=0. 4TS=|,所以從f=0時(shí)刻起經(jīng)過(guò)o5 s, M點(diǎn)首次到達(dá)波谷位置，所

10、 以M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程:s = （2邁）cm+24 = （6邁）cm,選項(xiàng)E正確。 答案：ACE82.侈選)圖(a)為一列簡(jiǎn)諧橫波在(=2 s時(shí)的波形圖，P是平衡位置為x=2 m的質(zhì)點(diǎn)，圖(b)為介質(zhì)中平衡位置在兀=15m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像。下列說(shuō)法正確的是波速為0. 5m/s波的傳播方向向右C. 02 s時(shí)間內(nèi)，P運(yùn)動(dòng)的路程為8 cmD02s時(shí)間內(nèi)，P沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)E.當(dāng)/=7sE.當(dāng)/=7s時(shí)，P恰好回到平衡位置解析：根據(jù)題圖可知：該波的波長(zhǎng)2=2 in,周期T=4s,故波 速e=|；=0. 5 m/s, A正確；從題圖(b)可知：x=l. 5 m處的質(zhì)點(diǎn)在r=2s時(shí)，在平衡位置沿丁軸負(fù)方向

11、運(yùn)動(dòng)，根據(jù)“上下坡法”結(jié)合題圖(a)可知，波的傳播方向向左，B錯(cuò)誤；02 sT1時(shí)間內(nèi)，P運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等于，運(yùn)動(dòng)的路程$=3X44=8 cm,C正確；02 s時(shí)間內(nèi)，P從正向最大位移處運(yùn)動(dòng)到負(fù)向最大 位移處，即沿丿軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤；當(dāng)t=7 s時(shí)，P點(diǎn)從,到達(dá)平衡位置，E正確。題圖(a)所示(f=2s)運(yùn)動(dòng)了 ,到達(dá)平衡位置，E正確。答案：ACE24517245173. (2018全國(guó)卷U)聲波在空氣中的傳播速度為340 m/s,在鋼鐵中的傳播速度為4 900 中的傳播速度為4 900 m/So平直橋由鋼鐵制成，某同學(xué)用錘子敲擊一下橋的一端發(fā)出聲音,分別經(jīng)空氣和橋傳到另一端的時(shí)間之差為1.

12、00 So橋的長(zhǎng)度為mo若該聲波在空氣中的波長(zhǎng)為兒則它在鋼鐵中的波長(zhǎng)為2空氣中的波長(zhǎng)為兒則它在鋼鐵中的波長(zhǎng)為2的解析:設(shè)聲波在鋼鐵中的傳播時(shí)間為九由L=W知,340(+1 00=4 900/,解得=4 900/,解得s,代入L=vt中解得橋長(zhǎng)jL365m。聲波在傳播過(guò)程中頻率不變，根據(jù)知，聲波在鋼鐵中的4 9002 245340 =177答案：365勺=0時(shí)刻這列波的4-(2019瑜昌棋擬)如圖所示實(shí)線是一列簡(jiǎn)諧橫波在 的波形，虛線是這列波在(2=0. 5s時(shí)刻的波形, 周期卩符合：3TZt2勺=0時(shí)刻這列波的fy/m若波向右傳播，波速為多大;若波向左傳播，波速為多大。解析：（1）波向右傳播時(shí)

13、，傳播距離心滿足3心=以+衛(wèi)仗=0，1，2,3,）亠亠 Ax由3傳播時(shí)間滿足AZ=2t=kT+孑卩（吃=0，1，2,3,）由3Tt2-ti4T9可知疋取334故Af=3T+gT解得卩=厲s由題圖知2=8 m,解得e=54m/s。波向左傳播時(shí)，傳播距離心滿足Ax=%2+衣(氐=0，1，2,3,)由舞,由舞,傳播時(shí)間滿足心=切+決=0,1,2,3,) 由 3TV(2h4T,可知 A;取 3故A/=3T+|t,解得卩=卷s由 2 = 8 m,解得 v=58 m/So 答案:(1)54 m/s (2)58 m/s考點(diǎn)二波的干涉、衍射和多普勒效應(yīng)波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng)都是波的特性，這些現(xiàn)象的特點(diǎn)及發(fā)

14、生的條件是高考考查的重點(diǎn)，而干涉、衍射的現(xiàn)象及圖樣易混淆，要注意正確分辨。1.波的干涉和衍射現(xiàn)象波的干涉兩列波的頻率必須相同，波的衍射產(chǎn)生明顯衍射的條件：障波的干涉兩列波的頻率必須相同，波的衍射產(chǎn)生明顯衍射的條件：障件相位差保持不變礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或相差不多形成加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)相互波能夠形成加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)相互波能夠繞過(guò)障礙物或象隔開(kāi)的穩(wěn)定的 象隔開(kāi)的穩(wěn)定的 干涉圖樣 孔繼續(xù)傳播2-多普勒效應(yīng)現(xiàn)象：觀察者感到頻率發(fā)生變化。條件：波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。實(shí)質(zhì)：波源頻率不變，觀察者接收到的厘鯊變化?？挤?xì)研考法1波的干涉現(xiàn)象m,兩例1 (2017全國(guó)卷I )如圖(a),在xj平面內(nèi)有兩個(gè)沿z

15、 方向做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的點(diǎn)波源Si(0,4)和S2(0, -2)o兩波源的振動(dòng) 圖線分別如圖(b)和圖(c)所示。兩列波的波速均為1. 00m/so 兩列波從波源傳播到點(diǎn)A(8, 2)的路程差為 列波引起的點(diǎn)B(4,l)m,兩或“減弱”),點(diǎn)C(0,0. 5)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互(填“加強(qiáng)”或“減弱”)。強(qiáng)”或“減弱”)。解析點(diǎn)波源Si(0,4)的振動(dòng)形式傳播到點(diǎn)A(8, -2) 的路程為11 = 10 m,點(diǎn)波源S2(0, 一2)的振動(dòng)形式傳播到點(diǎn)A(8, 2)的路程為乙=8 m,兩列波從波源傳播到點(diǎn)A(8, 2)的路程差為L(zhǎng)=LxL2=2 m；由于兩列波的波源到點(diǎn)5(4,1 的路程相等，路程差為零，

16、且r=o時(shí)兩列波的波源的振動(dòng)方 向相反，所以兩列波到達(dá)點(diǎn)B時(shí)振動(dòng)方向相反，弓|起點(diǎn)B處 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互減弱；由振動(dòng)圖線可知，波動(dòng)周期為T(mén)=2s, 波長(zhǎng)為l=vT=2 m,由于兩列波的波源到點(diǎn)C(0, 0. 5)的路 程分別為3. 5 m和2. 5 m,路程差為1 m=彳，而/=0時(shí)兩列波的波源的振動(dòng)方向相反，所以兩列波到達(dá)點(diǎn)C時(shí)振動(dòng)方向 相同，引起點(diǎn)C處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互加強(qiáng)。答案2減弱加強(qiáng)規(guī)律方法波的干涉現(xiàn)象中加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的兩種判斷方法1.公式法某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱，取決于該點(diǎn)到兩相干波源 的距離之差A(yù)r及兩波源的振動(dòng)步調(diào)。(1)當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)一致時(shí)若Ar=“2(”=0,1,2,)，則

17、振動(dòng)加強(qiáng)； 若Ar=(2/1 + 1)尹=0,1,2,),則振動(dòng)減弱。(2)當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)相反時(shí)若心=(2兀+ 1)尹=0,1,2,)，則振動(dòng)加強(qiáng);若Ar=“2(=0,1,2,)，則振動(dòng)減弱。2.波形圖法在某時(shí)刻波的干涉的波形圖上，波峰與波峰（或波谷與波谷 的交點(diǎn)，一定是加強(qiáng)點(diǎn)，而波峰與波谷的交點(diǎn)一定是減弱點(diǎn)， 各加強(qiáng)點(diǎn)或減弱點(diǎn)各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的 連線，形成加強(qiáng)線和減弱線，兩種線互相間隔，加強(qiáng)點(diǎn)與減弱 點(diǎn)之間各質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)的振幅之間?？挤?波的衍射現(xiàn)象例2如圖，P為橋墩，A為靠近橋墩浮 。 在水面的葉片，波源S連續(xù)振動(dòng)，形成水波， 此時(shí)葉片A靜止不動(dòng)。為使水

18、波能帶動(dòng)葉片振 動(dòng)，可用的方法是（）提高波源頻率降低波源頻率增加波源距橋墩的距離減小波源距橋墩的距離解析葉片A靜止不動(dòng)，是因?yàn)樗ú荒芾@過(guò)橋墩傳過(guò) 來(lái)，即水波衍射現(xiàn)象不太明顯，而發(fā)生明顯衍射的條件是，障礙物的尺寸比波長(zhǎng)小或差不多，所以要讓葉片A動(dòng)起來(lái)只能減 小橋墩的尺寸或增大水波的波長(zhǎng)，水波的速度一定，降低波源 頻率會(huì)增大波長(zhǎng)，提高波源頻率會(huì)減小波長(zhǎng)，故A錯(cuò)誤，B正 確；改變波源與橋墩的距離不會(huì)讓衍射現(xiàn)象更明顯，故C、D 錯(cuò)誤。答案B考法3多普勒效應(yīng)例3（多選）（2019-綿陽(yáng)棋擬）一頻率例3（多選）（2019-綿陽(yáng)棋擬）一頻率為600 Hz的聲源以20 rad/s的角速度沿一半徑為0.m的圓

19、周（圓心為O點(diǎn)）做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。一觀察者站在離圓心很遠(yuǎn) 的P點(diǎn)且相對(duì)于圓心靜止，如圖所示，則觀察者接收到（聲源在A點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲音的頻率大于600 Hz聲源在B點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲音的頻率等于600 Hz聲源在C點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲音的頻率等于600 Hz聲源在C點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲音的頻率小于600 Hz聲源在D點(diǎn)時(shí)發(fā)出聲音的頻率小于600 Hz解析根據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)聲源和觀察者相互靠近時(shí),觀察者接收到的頻率大于聲源的頻率，當(dāng)聲源和觀察者相互遠(yuǎn) 離時(shí)，觀察者接收到的頻率小于聲源的頻率，將聲源運(yùn)動(dòng)至A、B、C、D四個(gè)點(diǎn)時(shí)相對(duì)于觀察者的速度方向標(biāo)出來(lái)，可得：聲源運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)有靠近觀察者的趨勢(shì),運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)有遠(yuǎn)離觀 察者的趨勢(shì)，聲

20、源在B、D兩點(diǎn)的速度方向垂直于O點(diǎn)與觀察 者的連線，故A、B、D正確，C、E錯(cuò)誤。答案ABD集訓(xùn)沖關(guān)1.（多選）（20191.（多選）（2019廣州荔港區(qū)棋擬）如圖是水平面上兩列頻率相同的波在某時(shí)刻的疊加情況，以波源Si、s2為圓心的兩組同心圓弧分別表示同一時(shí)刻兩列波的波峰（實(shí) 線）和波谷（虛線），S1的振幅41=3 cm, S2的振幅A2=2 cmo則下列說(shuō)法正確的是A.質(zhì)點(diǎn)D是振動(dòng)減弱點(diǎn)B.質(zhì)點(diǎn)B.質(zhì)點(diǎn)A. D在該時(shí)刻的高度差為10 cm再過(guò)半個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)B、C是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)D質(zhì)點(diǎn)C的振幅為lcm質(zhì)點(diǎn)C此刻以后將向下振動(dòng)解析：題圖中質(zhì)點(diǎn)A、。分別是波峰與波峰相遇、波谷與波谷 相遇，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，而質(zhì)點(diǎn)B、C是波峰與波谷相遇，是振 動(dòng)減弱點(diǎn)，故A錯(cuò)誤；質(zhì)