高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 機(jī)械波

高考物理大一輪復(fù)習(xí)第十二章機(jī)械波課件第1頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四一、機(jī)械波的形成和傳播特點(diǎn)1.機(jī)械波的產(chǎn)生條件:①振源

、②介質(zhì)

。2.機(jī)械波的分類知識(shí)梳理(1)橫波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向③垂直

。(2)縱波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上。第2頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四3.機(jī)械波的傳播(1)在同一種均勻介質(zhì)中機(jī)械波的傳播是勻速的。波速、波長(zhǎng)和頻率(周

期)之間滿足公式:v=λf=

。(2)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是在各自的平衡位置附近振動(dòng),是變加速運(yùn)動(dòng),介質(zhì)質(zhì)

點(diǎn)并不隨波④遷移

。(3)機(jī)械波傳播的是⑤振動(dòng)形式

、能量和信息。(4)機(jī)械波的頻率由⑥波源

決定,而傳播速度由⑦介質(zhì)

決定。第3頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四二、波的圖象1.坐標(biāo)軸x軸:各質(zhì)點(diǎn)①平衡位置

的連線。y軸:沿質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向,表示質(zhì)點(diǎn)的位移。2.波的圖象的物理意義表示介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻相對(duì)各自②平衡位置

的位移。3.波的圖象的形狀簡(jiǎn)諧波的圖象是③正弦

(或余弦)曲線,如圖所示。第4頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四三、波的特有現(xiàn)象1.一切波都能發(fā)生反射、折射、衍射、干涉。其中衍射、干涉是波特有

的性質(zhì)。(1)衍射:波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是:障礙物(或小孔)的尺寸比波長(zhǎng)①

小

或相差不多。(2)干涉:頻率相同的兩列波疊加,使某些區(qū)域的振動(dòng)②加強(qiáng)

,某些區(qū)第5頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四域的振動(dòng)③減弱

,這種現(xiàn)象叫做波的干涉。產(chǎn)生干涉的必要條件是:兩列波的頻率④相同

。在穩(wěn)定的干涉區(qū)域

內(nèi),振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)始終⑤加強(qiáng)

,振動(dòng)減弱點(diǎn)始終⑥減弱

。波峰和波峰疊加得到振動(dòng)⑦加強(qiáng)

點(diǎn),波谷和波谷疊加也得到振動(dòng)⑧

加強(qiáng)

點(diǎn),波峰和波谷疊加得到振動(dòng)⑨減弱

點(diǎn)。2.多普勒效應(yīng)波源⑩相對(duì)觀察者

運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者觀察到的頻率高于或低于波的實(shí)

際頻率的現(xiàn)象。第6頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四1.(1)相距一個(gè)(或整數(shù)個(gè))波長(zhǎng)的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移在任何時(shí)刻都相同,

而且振動(dòng)速度的大小和方向也相同。

(

)(2)在穩(wěn)定的干涉圖樣中,加強(qiáng)區(qū)的點(diǎn)始終加強(qiáng),減弱區(qū)的點(diǎn)始終減弱,但加

強(qiáng)點(diǎn)的位移時(shí)刻在改變。

(

)(3)障礙物尺寸比波長(zhǎng)大時(shí),能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。

(

)(4)波的傳播在時(shí)間上有周期性,在空間上也有周期性。

(

)

答案

(1)√

(2)√

(3)?

(4)√第7頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四2.如圖所示是一列向右傳播的簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖象。如果此

列波的波速為2.4m/s,則在傳播過程中位于x軸上x=0.3m到x=0.6m之間的

某質(zhì)點(diǎn)P,從這一時(shí)刻起在1s內(nèi)所通過的路程為

(

)第8頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四A.2.56cmB.2.4cmC.0.16mD.0.02m

答案

C由波的圖象可知,此列波的波長(zhǎng)為1.2m,振幅為2cm,周期為T=

=0.5s,波中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)所經(jīng)過的路程一定等于4倍振幅,在兩個(gè)周期內(nèi)所走過的路程一定等于8倍振幅,所以在1s內(nèi)通過的路程為0.16

m。第9頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四3.如圖甲所示為一列簡(jiǎn)諧橫波在t=20s時(shí)的波形圖,圖乙是這列波中P點(diǎn)的

振動(dòng)圖線,那么該波的傳播速度和傳播方向是

(

)A.v=25cm/s,向左傳播

B.v=50cm/s,向左傳播C.v=25cm/s,向右傳播

D.v=50cm/s,向右傳播第10頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

答案

B由振動(dòng)圖象知周期T=2s,由波動(dòng)圖象知波長(zhǎng)λ=100cm=1m,得v=λ/T=0.5m/s=50cm/s,所以先排除選項(xiàng)A、C。由圖乙知此時(shí)刻P質(zhì)點(diǎn)向上

運(yùn)動(dòng),由質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系,得出波向左傳播,故B正確,D

錯(cuò)誤。第11頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四4.(多選)如圖所示,一列沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻的波形圖如圖甲所示,

若從此刻開始計(jì)時(shí),圖乙表示某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象,則下列選項(xiàng)中正確的是

(

)

A.若波沿x軸正方向傳播,則圖乙表示a點(diǎn)的振動(dòng)圖象B.若波沿x軸正方向傳播,則圖乙表示b點(diǎn)的振動(dòng)圖象C.若波沿x軸負(fù)方向傳播,則圖乙表示c點(diǎn)的振動(dòng)圖象D.若波沿x軸負(fù)方向傳播,則圖乙表示d點(diǎn)的振動(dòng)圖象第12頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

答案

BD圖乙表示質(zhì)點(diǎn)從平衡位置開始向正方向運(yùn)動(dòng),因此可能是b、d點(diǎn)的振動(dòng)圖象,若波沿x軸正方向傳播,b點(diǎn)從平衡位置向上振動(dòng),圖乙

表示b點(diǎn)的振動(dòng)圖象,B正確;若波沿x軸負(fù)方向傳播,d點(diǎn)從平衡位置向上振

動(dòng),圖乙表示d點(diǎn)的振動(dòng)圖象,D正確。第13頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四1.波傳到任意一點(diǎn),該點(diǎn)的起振方向都和波源的起振方向相同。2.介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)做的都是受迫振動(dòng),所以任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期都和波

源的相同。因此可以斷定:波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì),由于介質(zhì)的情

況不同,它的波長(zhǎng)和波速可以改變,但頻率和周期都不會(huì)改變。3.相隔波長(zhǎng)整數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn),振動(dòng)狀態(tài)總相同,相隔半波長(zhǎng)奇數(shù)倍的兩質(zhì)

點(diǎn),振動(dòng)狀態(tài)總相反。重難一機(jī)械波的形成與傳播重難突破第14頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四(或能量)向外平移的速度,即波速。在同一均勻介質(zhì)中波動(dòng)的傳播是勻

速的,與波動(dòng)頻率無關(guān)。波動(dòng)中各質(zhì)點(diǎn)都在平衡位置附近做周期性振動(dòng),

是變加速運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)并沒沿波的傳播方向隨波遷移。因此要區(qū)分開這兩

個(gè)速度。4.波速與振速的區(qū)別波源振動(dòng)幾個(gè)周期,波形就向外平移幾個(gè)波長(zhǎng),

這個(gè)比值就表示了波形第15頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

A.此時(shí)P(-2m,0cm)、Q(2m,0cm)兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向相同B.再經(jīng)過0.5s質(zhì)點(diǎn)N剛好在(-5m,20cm)位置C.能與該波發(fā)生干涉的橫波的頻率一定為3HzD.波的頻率與波源的振動(dòng)頻率無關(guān)典例1在某一均勻介質(zhì)中由波源O發(fā)出的簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播,某時(shí)刻

的波形如圖,其波速為5m/s,則下列說法正確的是

(

)第16頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四題圖知λ=2m,由v=

得T=

=0.4s,所以t=0.5s=1

T時(shí),由平移法可得波再傳播1

λ,N處于波峰,B正確。因該波的頻率f=

=2.5Hz,所以頻率為3Hz的橫波不滿足干涉條件,C錯(cuò)誤。波的頻率與波源的振動(dòng)頻率相同,D錯(cuò)誤。

答案

AB

解析由同側(cè)法可得P、Q兩點(diǎn)振動(dòng)方向均沿y軸負(fù)方向,所以A正確。由第17頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四1-1如圖所示,一列簡(jiǎn)諧橫波沿+x方向傳播。已知在t=0時(shí),波傳播到x軸上

的B質(zhì)點(diǎn),在它左邊的A質(zhì)點(diǎn)位于負(fù)最大位移處;在t=0.6s時(shí),質(zhì)點(diǎn)A第二次出

現(xiàn)在正的最大位移處。

(1)這列簡(jiǎn)諧波的波速是

m/s。(2)t=0.6s時(shí),質(zhì)點(diǎn)D已運(yùn)動(dòng)的路程是

m。

答案

(1)5

(2)0.1

解析

(1)波長(zhǎng)λ=2m,由題述可知周期T=0.4s,這列簡(jiǎn)諧波的波速是v=λ/T=5m/s。(2)t=0.6s時(shí),質(zhì)點(diǎn)D已振動(dòng)0.5個(gè)周期,運(yùn)動(dòng)的路程是2個(gè)振幅,為2A=

10cm=0.1m。第18頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四第19頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

振動(dòng)圖象波動(dòng)圖象研究對(duì)象一振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿傳播方向所有介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)研究?jī)?nèi)容一質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律圖象

物理意義一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移圖線變化已有圖形不變圖象隨時(shí)間沿傳播方向平移重難二振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象的區(qū)別第20頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四一個(gè)完整曲線占橫坐標(biāo)的距離表示一個(gè)周期表示一個(gè)波長(zhǎng)第21頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

典例2一列簡(jiǎn)諧橫波,某時(shí)刻的圖象如圖甲所示,從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí),A質(zhì)

點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖乙所示,則

(

)A.波沿x軸正向傳播B.波速是25m/sC.經(jīng)過Δt=0.4s,質(zhì)點(diǎn)A通過的路程是4mD.質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q先回到平衡位置第22頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四必定沿x軸負(fù)方向傳播,A錯(cuò)誤。由圖甲知λ=20m,由圖乙知T=8×10-1s,所以

波速v=

=25m/s,B正確。0.4s=

,所以質(zhì)點(diǎn)A通過的路程為2A=4m,C正確。由于波沿x軸負(fù)方向傳播,P點(diǎn)振動(dòng)方向向下,回到平衡位置的時(shí)間大于

,而Q點(diǎn)回到平衡位置的時(shí)間為

,所以D錯(cuò)誤。

答案

BC

解析由A質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象知A質(zhì)點(diǎn)在t=0時(shí)刻由平衡位置向上振動(dòng),則波第23頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四2-1

(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖如圖甲所示,圖中P、Q兩質(zhì)

點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為x=1.5m和x=4.5m。P點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖乙所示。在下列四幅圖中,Q點(diǎn)的振動(dòng)圖象可能是

(

)

第24頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

答案

BC

解析由圖甲知該波的波長(zhǎng)λ=4m,而P、Q兩質(zhì)點(diǎn)間間距Δx=3m=

λ,則兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)步調(diào)相差

T,結(jié)合圖乙知A、D兩項(xiàng)均錯(cuò)誤。因波的傳播方向未知,故無法判定Q點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)相比于P點(diǎn)是超前還是滯后,B、C均正

確。第25頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四2-2圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0.10s時(shí)刻的波形圖,P是平衡位置為x=1.0m處的質(zhì)點(diǎn),Q是平衡位置為x=4.0m處的質(zhì)點(diǎn),圖乙為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象,則

(

)

A.t=0.15s時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q的加速度達(dá)到負(fù)向最大B.質(zhì)點(diǎn)Q做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為x=10sin

t(cm)C.從t=0.10s到t=0.25s,該波沿x軸負(fù)方向傳播了6mD.從t=0.10s到t=0.25s,質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為30cm第26頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

答案

C

解析由題圖甲、乙知,該波的波長(zhǎng)λ=8m,周期T=0.20s,故波速v=

=40m/s,又知t=0.10s時(shí),Q點(diǎn)振動(dòng)方向向下,故波沿x軸負(fù)方向傳播,t=0.15s時(shí),Q

點(diǎn)處在波谷,其加速度達(dá)正向最大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;Q點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為x

=10sin10πt(cm),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;x=40×0.15m=6m,選項(xiàng)C正確;t=0.10s時(shí),P點(diǎn)

處在7.07cm處向上振動(dòng),故從t=0.10s到t=0.25s,質(zhì)點(diǎn)P通過的路程小于30cm,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。第27頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四一、波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判方法已知波的傳播方向和某時(shí)刻的圖象可判斷介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向,常用

的方法如下:思想方法第28頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四圖象方法

(1)微平移法:沿波的傳播方向?qū)⒉ǖ膱D

線進(jìn)行一微小平移,然后由兩條波形曲

線來判斷例如:波沿x軸正方向傳播,t時(shí)刻波形曲

線如圖中實(shí)線所示,將其沿v的方向移動(dòng)

一微小距離Δx,獲得如圖中虛線所示的

圖線可以判定:t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)A振動(dòng)方向向下,質(zhì)

點(diǎn)B振動(dòng)方向向上,質(zhì)點(diǎn)C振動(dòng)方向向下第29頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

(2)“上、下坡”法:沿著波的傳播方向

看,上坡的點(diǎn)向下振動(dòng),下坡的點(diǎn)向上振

動(dòng)。即“上坡下、下坡上”例如:圖中A點(diǎn)向上振動(dòng),B點(diǎn)向下振動(dòng),C

點(diǎn)向上振動(dòng)

(3)逆向描跡法:逆著波的傳播方向用鉛

筆描波形曲線,筆頭向上動(dòng),質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)

方向向上,筆頭向下動(dòng),質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向

就向下第30頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四

(4)同側(cè)法:質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播

方向在波的圖象的同一側(cè)。如圖所示當(dāng)已知質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷波的傳播方向時(shí),仍應(yīng)用上述方法,只不過是

上述方法的逆向思維。第31頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四典例1圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0.10s時(shí)刻的波形圖,P是平衡位置為x=1m處的質(zhì)點(diǎn),Q是平衡位置為x=4m處的質(zhì)點(diǎn),圖乙為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象。則波傳播的速度為

m/s,t=0.15s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸

方向(選填“正”或“負(fù)”)。

解析從乙圖可得周期為T=0.20s,從甲圖可得波長(zhǎng)λ=8m,波速為v=

=4第32頁，共35頁，2023年，2月20日，星期四0m/s,t=0.10s時(shí),Q質(zhì)點(diǎn)在平衡位置且向y軸負(fù)方向振動(dòng),可根據(jù)甲圖判斷出

波向x軸負(fù)方向傳播,質(zhì)點(diǎn)P向y軸正方向運(yùn)動(dòng),再過

時(shí),P質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向。

答案

40負(fù)二、利用波傳播的周期性、雙向性解題1.波的圖象的周期性:相隔時(shí)間為周期整數(shù)倍的兩個(gè)時(shí)刻的波形相同,從而

使題目的解答出現(xiàn)多解的可能。2.波傳播方向的雙向性:在題目未給出傳播方向時(shí),要考慮到波可沿x