2024年高考物理一輪總復(fù)習(xí)第八章機(jī)械振動與機(jī)械波第2講機(jī)械波課件

第2講機(jī)械波課

程

標(biāo)

準(zhǔn)1.通過觀察，掌握機(jī)械波的特征；會區(qū)別橫波和縱波；能用圖像描述橫波；理解波速、波長和頻率的特征．2.知道波的反射和折射現(xiàn)象．通過實驗，了解波的干涉和衍射現(xiàn)象．

素

養(yǎng)

目

標(biāo)物理觀念：了解機(jī)械波的概念，知道波的干涉和衍射的特點．科學(xué)思維：會運用簡諧運動的規(guī)律輔助機(jī)械振動圖像和波動圖像，解決生活中與機(jī)械振動、機(jī)械波相關(guān)的問題；能用波的疊加理論解釋生活中的干涉現(xiàn)象．必備知識·自主落實關(guān)鍵能力·精準(zhǔn)突破必備知識·自主落實一、機(jī)械波1．機(jī)械波(1)機(jī)械波的形成條件①有發(fā)生機(jī)械振動的________．②有傳播________，如空氣、水等．波源介質(zhì)(2)傳播特點①機(jī)械波傳播的只是振動的________和________，質(zhì)點只在各自的平衡位置附近做簡諧運動，并不隨波________．各質(zhì)點的振幅相同②波傳到任意一點，該點的起振方向都和波源的起振方向________．③介質(zhì)中每個質(zhì)點都做________振動，因此，任一質(zhì)點的振動頻率和周期都和波源的振動頻率和周期________．④波源經(jīng)過一個周期T完成一次________，波恰好向前傳播一個波長的距離．形式能量遷移相同受迫相同全振動2．波的圖像(1)坐標(biāo)軸：橫軸表示各質(zhì)點的_________，縱軸表示該時刻各質(zhì)點的________．(2)意義：表示在波的傳播方向上，某時刻各質(zhì)點離開____________的位移．

最大位移為A或－A(3)圖像(如圖)平衡位置位移平衡位置

相同振動頻率λf二、波的干涉、衍射和多普勒效應(yīng)1．波的干涉和衍射

波的干涉波的衍射條件兩列波的頻率必須_______明顯條件：障礙物或孔的______比波長小或相差不多衍射無條件，明顯衍射有條件現(xiàn)象形成加強區(qū)和減弱區(qū)相互隔開的____________波能夠____________或孔繼續(xù)向前傳播相同尺寸穩(wěn)定的干涉圖樣繞過障礙物2.多普勒效應(yīng)(1)定義：波源與觀察者_(dá)_____________________，接收到的頻率____________的現(xiàn)象．(2)實質(zhì)：波源頻率________，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，觀察者接收到的頻率變大．

波源頻率不變②波源與觀察者如果相互遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率變?。?/p>

波源頻率不變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．相互靠近或者相互遠(yuǎn)離時會發(fā)生變化不變發(fā)生變化等于走進(jìn)生活汽車無人駕駛技術(shù)最常用的是ACC自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)，它可以控制無人車在前車減速時自動減速、前車加速時自動跟上去．其使用的傳感器主要有毫米波雷達(dá)，通過發(fā)射和接收調(diào)制過的無線電波來判斷前車的距離、方位和移動速度等信息．ACC自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)利用了(1)波的折射現(xiàn)象(

)(2)波的衍射現(xiàn)象(

)(3)波的多普勒效應(yīng)(

)(4)波的干涉現(xiàn)象(

)××√×關(guān)鍵能力·精準(zhǔn)突破考點一波的傳播及波的圖像波的傳播方向判定質(zhì)點的振動方向的方法方法內(nèi)容圖像“上下坡”法沿波的傳播方向，“上坡”時質(zhì)點向下振動，“下坡”時質(zhì)點向上振動“同側(cè)”法波形圖上某點表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖線同側(cè)“微平移”法將波形沿傳播方向進(jìn)行微小的平移，再由對應(yīng)同一x坐標(biāo)的兩波形曲線上的點來判斷振動方向

答案：D

答案：A

例3[2022·浙江6月](多選)位于x＝0.25m的波源P從t＝0時刻開始振動，形成的簡諧橫波沿x軸正負(fù)方向傳播，在t＝2.0s時波源停止振動，t＝2.1s時的部分波形如圖所示，其中質(zhì)點a的平衡位置xa＝1.75m，質(zhì)點b的平衡位置xb＝－0.5m．下列說法正確的是(

)A．沿x軸正負(fù)方向傳播的波發(fā)生干涉B．t＝0.42s時，波源的位移為正C．t＝2.25s時，質(zhì)點a沿y軸負(fù)方向振動D．在0到2s內(nèi)，質(zhì)點b運動總路程是2.55m答案：BD

針

對

訓(xùn)

練1.[2023·河南南陽鎮(zhèn)平一中月考]波源S位于坐標(biāo)原點，t＝0時刻開始沿y軸做簡諧運動，一段時間后形成一列沿x軸正方向傳播的機(jī)械波．t＝0.8s時，形成如圖所示的波形(由于x＝1.5m至x＝7.5m處被遮擋，波形未能完全顯示)．

答案：D

考點二波的圖像與振動圖像的綜合應(yīng)用振動圖像和波的圖像的比較比較項目振動圖像波的圖像研究對象一個質(zhì)點波傳播方向上的所有質(zhì)點研究內(nèi)容某質(zhì)點位移隨時間的變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點在空間分布的規(guī)律圖像橫坐標(biāo)表示時間表示各質(zhì)點的平衡位置物理意義某質(zhì)點在各時刻的位移某時刻各質(zhì)點的位移振動方向的判斷(看下一時刻的位移)(同側(cè)法)Δt后的圖形隨時間推移，圖像延伸，但已有形狀不變隨時間推移，圖像沿波的傳播方向平移，原有波形做周期性變化聯(lián)系(1)縱坐標(biāo)均表示質(zhì)點的位移(2)縱坐標(biāo)的最大值均表示振幅(3)波在傳播過程中，各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動例4

[2022·山東卷](多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播，平衡位置位于坐標(biāo)原點O的質(zhì)點振動圖像如圖所示．當(dāng)t＝7s時，簡諧波的波動圖像可能正確的是(

)答案：AC

[方法技巧]求解波的圖像與振動圖像綜合問題三關(guān)鍵：“一分、一看、二找”針

對

訓(xùn)

練2.一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，其波源的平衡位置在坐標(biāo)原點，波源在0～4s內(nèi)的振動圖像如圖(a)所示，已知波的傳播速度為0.5m/s.(1)求這列橫波的波長；(2)求波源在4s內(nèi)通過的路程；(3)在圖(b)中畫出t＝4s時刻的波形圖．解析：(1)由題知圖(a)為波源的振動圖像，則可知A＝4cm，T＝4s由于波的傳播速度為0.5m/s，根據(jù)波長與速度關(guān)系有λ＝vT＝2m.(2)由(1)可知波源的振動周期為4s，則4s內(nèi)波源通過的路程為s＝4A＝16cm.(3)由題圖可知在t＝0時波源的起振方向向上，由于波速為0.5m/s，則在4s時根據(jù)x＝vt＝2m可知該波剛好傳到位置為2m的質(zhì)點，且波源剛好回到平衡位置，且該波沿正方向傳播，則根據(jù)“上坡、下坡”法可繪制出t＝4s時刻的波形圖如下圖所示答案：(1)2m

(2)16cm

(3)見解析考點三波的多解問題1．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的關(guān)系不明確．②空間周期性：波傳播的距離Δx與波長λ的關(guān)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(zhì)點振動方向不確定．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(nèi)滿足條件的關(guān)系Δt或Δx，若此關(guān)系為時間，則t＝nT＋Δt(n＝0、1、2、…)；若此關(guān)系為距離，則x＝nλ＋Δx(n＝0、1、2、…)．例5如圖甲所示，某宇航員在太空中進(jìn)行實驗，左邊為彈簧振動系統(tǒng)，彈簧振子連接一根很長的軟繩，取沿繩方向為x軸，沿彈簧軸線方向為y軸(x軸與y軸垂直)，振子從平衡位置(坐標(biāo)原點O點)沿y軸方向振動，某時刻繩子的波形如圖乙中實線所示(t0＝0)，經(jīng)過t1＝0.2s后的波形如圖乙中虛線所示，P為x＝4m處的質(zhì)點，則(

)A.繩子上產(chǎn)生的波的傳播速度可能為35m/sB．質(zhì)點P的振動頻率可能為1.25HzC．從t＝0開始，質(zhì)點P經(jīng)過0.8s沿x軸正方向運動4mD．t＝0.4s時，質(zhì)點P的位置在y＝4cm處答案：B

答案：AD

考點四波的干涉、衍射多普勒效應(yīng)1．波的疊加在波的疊加中，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和．

針

對

訓(xùn)

練4.(多選)下列說法正確的是(

)A．在干涉現(xiàn)象中，振動加強點的位移總比減弱點的位移要大B．單擺在周期性外力作用下做受迫振動，其振動周期與單擺的擺長無關(guān)C．火車鳴笛向我們駛來時，我們聽到的笛聲頻率將比聲源發(fā)聲的頻率高D．當(dāng)水波通過障礙物時，若障礙物的尺寸與波長差不多，或比波長大的多時，將發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象答案：BC解析：在干涉現(xiàn)象中，振動加強點振幅最大，位移在變化，所以振動加強點的位移不是總比減弱點的位移大，故A錯誤；單擺在周期性外力作用下做受迫振動，單擺的振動周期與驅(qū)動力的周期相等，與固有周期無關(guān)，故與單擺的擺長無關(guān)，故B正確；火車鳴笛向我們駛來時，根據(jù)多普勒效應(yīng)知，我們聽到的笛聲頻率大于聲源