2022-2023學(xué)年新教材高中物理第三章機(jī)械波章末小結(jié)課件新人教版選擇性必修第一冊

第三章機(jī)械波章

末

小

結(jié)方法歸納提煉進(jìn)考場練真題知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建振源機(jī)械波介質(zhì)形式垂直

平行周期機(jī)械波λf

所有波長振幅返回傳播方向障礙物相干頻率機(jī)械波方法歸納提煉

一、對波的圖像的理解1．圖像的物理意義波的圖像是表示波的傳播方向上的各質(zhì)點在某一時刻相對平衡位置的位移情況的圖像。2．由圖像獲取的信息應(yīng)用波動圖像解題時，關(guān)鍵要理解波的形成和傳播過程、波的傳播方向的雙向性、波動圖像的重復(fù)性。要明確由波的圖像可獲取的以下信息：(1)該時刻各質(zhì)點的位移。(2)質(zhì)點振動的振幅A。(3)波長λ。(4)若知道波速v的方向，可知各質(zhì)點的運動方向。如圖中，設(shè)波速向右，則1、4質(zhì)點沿－y方向運動，2、3質(zhì)點沿＋y方向運動。(2020·福建省晉江市養(yǎng)正中學(xué)高二下學(xué)期期中)一列簡諧橫波沿＋x方向傳播，t＝0時刻的波形如圖甲所示，A、B、P和Q是介質(zhì)中的四個質(zhì)點，t＝0時刻波剛好傳播到B點，質(zhì)點A的振動圖像如圖乙所示，則：例1(1)該波的傳播速度是多大？(2)從t＝0到t＝1.6s，質(zhì)點P通過的路程為多少？(3)經(jīng)過多長時間質(zhì)點Q第二次到達(dá)波谷？思路引導(dǎo)：由甲圖讀出波長，由乙圖讀出周期，即可求出波速；根據(jù)簡諧運動的特點：一個周期內(nèi)質(zhì)點運動路程為4A，分析Δt是幾倍的周期，可以確定1.6s內(nèi)的路程。根據(jù)PQ之間的距離可以求出第二次到達(dá)波谷的時間。二、波動問題的周期性及多解性機(jī)械波在傳播過程中在時間和空間上的周期性、傳播方向上的雙向性、質(zhì)點振動方向的不確定性等都是形成波動習(xí)題多解的原因。1．波動圖像的周期性形成多解機(jī)械波在一個周期內(nèi)不同時刻圖像的形狀是不同的，但在相隔時間為周期整數(shù)倍的不同時刻圖像的形狀則是相同的，機(jī)械波的這種周期性必然導(dǎo)致波的傳播距離、時間和速度等物理量有多值與之對應(yīng)，即這三個物理量可分別表示為：s＝nλ＋Δst＝nT＋Δtv＝s/t＝(nλ＋Δs)/(nT＋Δt)，其中n＝0,1,2，…2.波的傳播方向的雙向性形成多解在一維條件下，機(jī)械波既可以向x軸正方向傳播，又可以向x軸負(fù)方向傳播，這就是波傳播的雙向性。3．波形的隱含性形成多解許多波動習(xí)題往往只給出完整波形的一部分，或給出了幾個特殊點，而其余部分處于隱含狀態(tài)。這樣，一道習(xí)題就有多個圖形與之對應(yīng)，從而形成多解。(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)點的振動圖像如圖所示，下列描述該波的圖像可能正確的是(

)AC

例2思路引導(dǎo)：本題要考慮波傳播方向的雙向性，以及時間的周期性和空間的周期性。三、波的特有現(xiàn)象1．波的衍射當(dāng)波傳播過程中遇到障礙物時，它將繞過障礙物，傳播到障礙物的后面去。發(fā)生明顯衍射的條件是：障礙物或孔的尺寸跟波長差不多，或者比波長更小。2．波的疊加幾列由不同波源產(chǎn)生的波，當(dāng)它們在同一介質(zhì)里傳播時，無論它們是否相遇，都將保持其原有的特性，不受其他波的影響，并按照自己原來的方向向前傳播，因此，在相遇處各質(zhì)點的位移等于各個波單獨存在時在該點所引起的位移的矢量和。這一被實驗和理論所證實的規(guī)律叫波的疊加原理，它是研究波的干涉的基礎(chǔ)。疊加原理適用于一切波。3．波的干涉當(dāng)兩列波頻率相等，波源振動的相位差保持恒定，那么就會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象——振動加強(qiáng)與減弱的區(qū)域相互間隔，且加強(qiáng)區(qū)域永遠(yuǎn)加強(qiáng)，減弱區(qū)域永遠(yuǎn)減弱。4．多普勒效應(yīng)當(dāng)波源與觀察者之間有相對運動時，觀察者會感覺到波的頻率與兩者相對靜止時不同。(多選)(2020·浙江省嘉興市高二第一學(xué)期期末)關(guān)于下列圖片中的物理現(xiàn)象，描述正確的是

(

)BCD

例3A．甲圖，水波由深水區(qū)傳播至淺水區(qū)，波速方向改變，屬于波的反射現(xiàn)象B．乙圖，水波穿過障礙物的小孔后，能傳播至兩側(cè)區(qū)域，屬于波的衍射現(xiàn)象C．丙圖，兩列同頻率的水波在空間疊加，部分區(qū)域振動加強(qiáng)，屬于波的干涉現(xiàn)象D．丁圖，竹竿舉起蜂鳴器快速轉(zhuǎn)動，聽到蜂鳴器頻率發(fā)生變化，屬于波的多普勒效應(yīng)解析：水波從深水區(qū)傳到淺水區(qū)改變傳播方向的現(xiàn)象，是波的折射現(xiàn)象，故A錯誤；乙圖，水波穿過障礙物的小孔后，能傳播至兩側(cè)區(qū)域，屬于波的衍射現(xiàn)象，故B正確；丙圖，兩列同頻率的水波在空間疊加，部分區(qū)域振動加強(qiáng)，屬于波的干涉現(xiàn)象，故C正確；丁圖，竹竿舉起蜂鳴器快速轉(zhuǎn)動，聽到蜂鳴器頻率發(fā)生變化，屬于波的多普勒效應(yīng)，故D正確。進(jìn)考場練真題一、高考真題探析C

典題思路引導(dǎo)：本題考查波動圖像及相關(guān)知識點，掌握波在傳播過程中各質(zhì)點的振動情況是解題關(guān)鍵。二、臨場真題練兵1．(2020·北京卷，6)一列簡諧橫波某時刻波形如圖甲所示。由該時刻開始計時，質(zhì)點L的振動情況如圖乙所示。下列說法正確的是 (

)A．該橫波沿x軸負(fù)方向傳播B．質(zhì)點N該時刻向y軸負(fù)方向運動C．質(zhì)點L經(jīng)半個周期將沿x軸正方向移動D．該時刻質(zhì)點K與M的速度、加速度都相同B

解析：由乙圖可知質(zhì)點L的振動情況，該時刻質(zhì)點L向y軸正方向振動。根據(jù)上下坡法或者平移法可知，該橫波沿x軸正方向傳播，質(zhì)點N該時刻向y軸負(fù)方向運動，故A錯誤，故B正確；質(zhì)點L只在平衡位置附近沿y軸方向上下振動，波傳播時，質(zhì)點不會沿x軸正方向移動，故C錯誤；該時刻質(zhì)點K與M的速度為零，質(zhì)點K加速度沿－y方向，質(zhì)點M加速度沿＋y方向，故D錯誤。D

3．(多選)(2020·浙江卷，15)如圖所示，x軸上－2m、12m處有兩個振動周期均為4s、振幅均為1cm的相同的波源S1、S2，t＝0時刻同時開始豎直向下振動，產(chǎn)生波長均為4m沿x軸傳播的簡諧橫波。P、M、Q分別是x軸上2m、5m和8.5m的三個點，下列說法正確的是 (

)A．6.0s時P、M、Q三點均已振動B．8.0s后M點的位移始終是2cmC．10.0s后P點的位移始終是0D．10.5s時Q點的振動方向豎直向下CD

4．(2021·浙江1月卷，13)兩列頻率、振幅均相同的簡諧波Ⅰ和Ⅱ分別從繩子的兩端持續(xù)相向傳播，在相遇區(qū)域發(fā)生了干涉，在相距0.48m的A、B間用頻閃相機(jī)連續(xù)拍攝，依次獲得1、2、3、4、5五個波形，如圖所示，且1和5是同一振動周期內(nèi)繩上各點位移都達(dá)到最大值時拍攝的波形。已知頻閃時間間隔為0.12s，下列說法正確的是 (

)A．簡諧波Ⅰ和Ⅱ波長均為0.24mB．簡諧波Ⅰ和Ⅱ的周期均為0.48sC．繩上各點均做振幅相同的簡諧運動D．兩波源到A點和C點的路程差之差的絕對值是0.48mD

5．(2020·全國卷Ⅲ，34)如圖，一列簡諧橫波平行于x軸傳播，圖中的實線和虛線分別為t＝0和t＝0.1s時的波形圖。已知平衡位置在x＝6m處的質(zhì)點，在0到0.1s時間內(nèi)運動方向不變。這列簡諧波的周期為______s，波速為____m/s，傳播方向沿x軸________(填“正方向”或“負(fù)方向”)。0.4

10

負(fù)方向6．(2020·全國卷Ⅰ，34)(1)在下列現(xiàn)象中，可以用多普勒效應(yīng)解釋的有_____。(填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分；每選錯1個扣3分，最低得分為0分)A．雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲B．超聲波被血管中的血流反射后，探測器接收到的超聲波頻率發(fā)生變化C．觀察者聽到遠(yuǎn)去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會變低D．同一聲源發(fā)出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同E．天文學(xué)上觀察到雙星(相距較近、均繞它們連線上某點做圓周運動的兩顆恒星)光譜隨時間的周期性變化BCE

解析：(1)光的傳播速度大于聲的傳播速度，故雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲，與多普勒效應(yīng)無關(guān)，A錯誤；超聲波被血管中的血液反射后，探測器接收到的超聲波頻率發(fā)生變化，是多普勒效應(yīng)的體現(xiàn)，B正確；列車遠(yuǎn)去時觀察者接收到的汽笛聲頻率變小，音調(diào)會變低，是多普勒效應(yīng)的體現(xiàn)，C正確；機(jī)械波的傳播速度與介質(zhì)有關(guān)，故同一聲源發(fā)出的聲波在空氣和水中的傳播速度不同，與多普勒效應(yīng)無關(guān)，D錯誤；天文學(xué)上觀察到雙星光譜隨時間的周期性變化的原因是雙星與觀察者之間的距離隨時間周期性變化，觀察者接收到的光譜的頻率周期性變化，是多普勒效應(yīng)的體現(xiàn)，E正確。(2)(ⅰ)如圖，設(shè)距c點最近的振幅極大的點為d點，a與d的距離為r1，b與d的距離為r2，d與c的距離為s，波長為λ。則7．(2021·湖南卷，16(1))均勻介質(zhì)中，波源位于O點的簡諧橫波在xOy水平面內(nèi)傳播，波面為圓。t＝0時刻，波面分布如圖(a)所示，其中實線表示波峰，虛線表示相鄰的波谷。A處質(zhì)點的振動圖像如圖(b)所示，z軸正方向豎直向上。下列說法正確的是 (

)A．該波從A點傳播到B點，所需時間為4sB．t＝6s時，B處質(zhì)點位于波峰C．t＝8s時，C處質(zhì)點振動速度方向豎直向上ACE

D．t＝10s時，D處質(zhì)點所受回復(fù)力方向豎直向上E．E處質(zhì)點起振后，12s內(nèi)經(jīng)過的路程為12cm8．(2021·浙江6月卷，9)將一端固定在墻上的輕質(zhì)繩在中點位置分叉成相同的兩股細(xì)繩，它們處于同一水平面上。在離分叉點相同長度處用左、右手在身體兩側(cè)分別握住直細(xì)繩的一端，同時用相同頻率和振幅上下持續(xù)振動，產(chǎn)生的橫波以相同的速率沿細(xì)繩傳播。因開始振動時的情況不同，分別得到了如圖甲和乙所示的波形。下列說法正確的是

(

)A．甲圖中兩手開始振動時的方向并不相同B．甲圖中繩子的分叉點是振動減弱的位置C．乙圖中繩子分叉點右側(cè)始終見不到明顯的波形D．乙圖只表示細(xì)繩上兩列波剛傳到分叉點時的波形C

解析：甲圖中兩手開始振動時的方向相同，則甲圖中分叉點是振動加強(qiáng)的位置，所以A、B錯誤；乙圖中兩手開始振動時的方向恰好相反，則乙圖中分叉點是振動減弱的位置，則在分叉點的右側(cè)終見不到明顯的波形，所以C正確，D錯誤；故選C。9．(2021·山東卷，10)一列簡諧橫波沿x軸傳播，如圖所示，實線為t1＝2s時的波形圖，