2024版高考物理一輪總復(fù)習(xí)專題十二機(jī)械振動(dòng)光學(xué)第2講機(jī)械波及其圖像課件

第2講機(jī)械波及其圖像一、機(jī)械波1.形成條件：有發(fā)生機(jī)械振動(dòng)的________；有傳播________，如空氣、水等.

2.傳播特點(diǎn)：傳播振動(dòng)形式、傳遞________、傳遞信息；質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移.

3.分類：橫波，振動(dòng)方向與傳播方向________；縱波，振動(dòng)方向與傳播方向在同一直線上.

波源

介質(zhì)

能量

垂直

相同

波源

介質(zhì)

三、機(jī)械波的圖像1.圖像：在平面直角坐標(biāo)系中，用橫坐標(biāo)表示介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的________，用縱坐標(biāo)表示某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的________，連接各位移矢量的末端，得出的曲線即為波的圖像，簡諧波的圖像是正弦(或余弦)曲線.

2.物理意義：某一時(shí)刻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)相對________的位移.

平衡位置

位移

平衡位置

四、波的衍射和干涉1.波的衍射定義：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象.2.發(fā)生明顯衍射的條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長________，或者_(dá)_______時(shí)，才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象.

3.波的疊加原理：幾列波相遇時(shí)能保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波引起的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和.相差不多

小于波長

4.波的干涉.①定義：頻率相同的兩列波疊加時(shí)，某些區(qū)域的振動(dòng)________、某些區(qū)域的振動(dòng)________，這種現(xiàn)象叫作波的干涉.

②條件：兩列波的頻率相同.5.干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，波同時(shí)還可以發(fā)生反射、折射.五、多普勒效應(yīng)由于波源與觀察者互相________或者互相______時(shí)，接收到的波的________與波源頻率不相等的現(xiàn)象.

加強(qiáng)

減弱

靠近

遠(yuǎn)離

頻率

(1)在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)起振的方向與波源的起振方向相同.(2)已經(jīng)形成的波跟波源無關(guān)，即使波源停止振動(dòng)，波仍然繼續(xù)向前傳播.(3)發(fā)生衍射是無條件的，發(fā)生明顯衍射是有條件的.1.[簡諧振動(dòng)和簡諧波](多選)關(guān)于機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波，下列說法正確的是(

)A.機(jī)械波的頻率等于振源的振動(dòng)頻率B.機(jī)械波的傳播速度與振源的振動(dòng)速度相等C.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方向總是垂直于波傳播的方向D.在一個(gè)周期內(nèi)，沿著波的傳播方向，振動(dòng)在介質(zhì)中傳播一個(gè)波長的距離【答案】AD2.[波的圖像](多選)如圖所示為一橫波在某時(shí)刻的波形圖，已知質(zhì)點(diǎn)F此時(shí)運(yùn)動(dòng)方向向下，則(

)A.波向左傳播B.質(zhì)點(diǎn)H與質(zhì)點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)方向相同C.質(zhì)點(diǎn)C比質(zhì)點(diǎn)B先回到平衡位置D.此時(shí)質(zhì)點(diǎn)C的加速度為零【答案】AC3.[波形圖](多選)簡諧橫波某時(shí)刻的波形如圖所示.P為介質(zhì)中的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，波沿x軸的正方向傳播.以下說法正確的是(

)A.質(zhì)點(diǎn)P此時(shí)刻的速度沿x軸的正方向B.質(zhì)點(diǎn)P此時(shí)刻的加速度沿y軸的正方向C.再過半個(gè)周期時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的位移為負(fù)值D.經(jīng)過一個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為4A【答案】CD

【解析】波沿x軸正方向傳播，波形向右平移，可知P點(diǎn)正沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；加速度總是與位移方向相反，所以加速度沿y軸的負(fù)方向，B錯(cuò)誤；再過半個(gè)周期時(shí)P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到關(guān)于x軸對稱的位置，位移為負(fù)值，C正確；經(jīng)過一個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)通過的路程都為4A，D正確.4.[波的衍射](多選)關(guān)于機(jī)械波的特性，下列說法正確的是(

)A.只有波長比障礙物的尺寸小或相差不多的時(shí)候才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B.火車鳴笛時(shí)向我們駛來，聽到的笛聲頻率將比聲源發(fā)出的頻率高C.向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波被血管中的血液反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率變化就能知道血液的速度，這種方法應(yīng)用的是多普勒效應(yīng)D.只要是性質(zhì)相同的波，都可以發(fā)生干涉【答案】BC

【解析】只有障礙物的尺寸比波長小或相差不多的時(shí)候才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；根據(jù)多普勒效應(yīng)，火車鳴笛時(shí)向我們駛來，聽到的笛聲頻率將比聲源發(fā)出的頻率高，B正確；向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波被血管中的血液反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率變化就能知道血液的速度，這種方法應(yīng)用的是多普勒效應(yīng)，C正確；只有在同一介質(zhì)中傳播的頻率相同的同類波，才能發(fā)生干涉，D錯(cuò)誤.考點(diǎn)1波的形成與傳播[能力考點(diǎn)]1.波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判方法(1)已知波的傳播方向和某時(shí)刻的圖像判斷各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向.圖像方法

微平移法：沿波的傳播方向?qū)⒉ǖ膱D像進(jìn)行一段微小平移，然后由兩條波形曲線來判斷.如圖A→A'，B→B'，C→C'，故A、C處質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，B處質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)圖像方法

上下坡法：沿傳播方向看，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”.如圖所示，向右看，A、C“下坡”，向上振動(dòng)，B“上坡”，向下振動(dòng)

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像的同一側(cè)，如圖所示

逆向描跡法：逆著傳播方向用鉛筆描波形曲線，筆頭向上動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)，筆頭向下動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)(2)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.2.由t時(shí)刻的波形確定t＋Δt時(shí)刻的波形

【答案】4

0.5向下運(yùn)動(dòng)

1.(2022年廣東卷)如圖所示，某同學(xué)握住軟繩的一端周期性上下抖動(dòng)，在繩上激發(fā)了一列簡諧波.從圖示時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過半個(gè)周期，繩上M處的質(zhì)點(diǎn)將運(yùn)動(dòng)至__________(填“N”“P”或“Q”)處.加快抖動(dòng)，波的頻率增大，波速__________(填“增大”“減小”或“不變”).

【答案】P不變【解析】經(jīng)過半個(gè)周期，波向右傳播半個(gè)波長，而M點(diǎn)只在平衡位置附近上下振動(dòng)，恰好運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)P點(diǎn).波速是由介質(zhì)決定的，與頻率無關(guān)，波的頻率增大，而波速度仍保持不變.2.(2021年全國乙卷)如圖中實(shí)線為一列簡諧橫波在某一時(shí)刻的波形曲線.經(jīng)過0.3s后，其波形圖曲線如圖中虛線所示.已知該波的周期大于0.3s.若波是沿x軸正方向傳播的，則該波的速度大小為________m/s，周期為________s；若波是沿x軸負(fù)方向傳播的，該波的周期為________s.

【答案】0.5

0.4

1.2

考點(diǎn)2

振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像的綜合應(yīng)用[能力考點(diǎn)]對比項(xiàng)振動(dòng)圖像波動(dòng)圖像對象某質(zhì)點(diǎn)傳播方向的所有質(zhì)點(diǎn)研究內(nèi)容質(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)律圖像

物理意義同一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移對比項(xiàng)振動(dòng)圖像波動(dòng)圖像圖像信息①振動(dòng)周期、振幅②某一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移③各時(shí)刻速度、加速度的方向①波長、振幅②該時(shí)刻任意質(zhì)點(diǎn)的位移和加速度方向③傳播方向、振動(dòng)方向的互判圖像變化隨時(shí)間推移，圖像延續(xù)，但已有形狀不變隨時(shí)間推移，波形沿傳播方向平移周期曲線的橫軸長表示一個(gè)時(shí)間周期表示一個(gè)波長例2

(2021年湖南卷)(多選)均勻介質(zhì)中，波源位于O點(diǎn)的簡諧橫波在xOy水平面內(nèi)傳播，波面為圓.t＝0時(shí)刻，波面分布如圖甲所示，其中實(shí)線表示波峰，虛線表示相鄰的波谷.A處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖乙所示，z軸正方向豎直向上.下列說法正確的是(

)A.該波從A點(diǎn)傳播到B點(diǎn)，所需時(shí)間為4sB.t＝6s時(shí)，B處質(zhì)點(diǎn)位于波峰C.t＝8s時(shí)，C處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度方向豎直向上D.t＝10s時(shí)，D處質(zhì)點(diǎn)所受回復(fù)力方向豎直向上【答案】AC

甲

乙

1.(2021年山東卷)(多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播，如圖所示，實(shí)線為t1＝2s時(shí)的波形圖，虛線為t2＝5s時(shí)的波形圖.以下關(guān)于平衡位置在O處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，可能正確的是(

)ABCD【答案】AC

2.(2022年惠州模擬)圖甲為某列簡諧橫波在t＝0時(shí)刻的波形圖，a、b、c、d是橫波上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn)，圖乙是橫波上質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng)圖像，四個(gè)質(zhì)點(diǎn)中加速度最大的是________點(diǎn)，0~0.5s振動(dòng)路程最大的是________點(diǎn).

【答案】a

c

考點(diǎn)3

波的干涉、多普勒效應(yīng)[基礎(chǔ)考點(diǎn)]1.波的干涉現(xiàn)象中振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的兩種判斷方法2.多普勒效應(yīng)的成因分析(1)接收頻率：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完整波的個(gè)數(shù).(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí)，觀察者接收到的頻率變大，當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的頻率變小.例3

(2022年全國卷)介質(zhì)中平衡位置在同一水平面上的兩個(gè)點(diǎn)波源S1和S2，二者做簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅相等，周期均為0.8s，當(dāng)S1過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，S2也過平衡位置向上運(yùn)動(dòng).若波速為5m/s，則由S1和S2發(fā)出的簡諧橫波的波長均為________m.P為波源平衡位置所在水平面上的一點(diǎn)，與S1、S2平衡位置的距離均為10m，則兩波在P點(diǎn)引起的振動(dòng)總是相互________(填“加強(qiáng)”或“削弱”)的；當(dāng)S1恰好在平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，平衡位置在P處的質(zhì)點(diǎn)________(填“向上”或“向下”)運(yùn)動(dòng).

【答案】4加強(qiáng)向下1.(2021年浙江卷)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(gè)波形，如圖所示，且1和5是同一振動(dòng)周期內(nèi)繩上各點(diǎn)位移都達(dá)到最大值時(shí)拍攝的波形.已知頻閃時(shí)間間隔為0.12s，下列說法正確的是(

)A.簡諧波Ⅰ和Ⅱ的波長均為0.24mB.簡諧波Ⅰ和Ⅱ的周期均為0.48sC.繩上各點(diǎn)均做振幅相同的簡諧運(yùn)動(dòng)D.兩波源到A點(diǎn)和C點(diǎn)的路程差之差的絕對值是0.48m【答案】D

2.(2022年廣州培正中學(xué)模擬)高鐵進(jìn)站過