高考物理復(fù)習(xí)章二節(jié)機械波課件大綱人教版

第二節(jié)機械波

課堂互動講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練第二節(jié)機械波基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理一、機械波1．機械波的形成條件(1)有發(fā)生機械振動的______．(2)有傳播_____，如空氣、水等．2．傳播特點(1)傳播振動形式、傳遞_____、傳遞信息．(2)質(zhì)點不隨波遷移．波源介質(zhì)能量垂直相同波源3．波速v、波長λ和頻率f、周期T的關(guān)系公式：v＝＝λf機械波的速度大小由_____決定，與機械波的頻率無關(guān)．三、機械波的圖象1．圖象：在平面直角坐標系中，用橫坐標表示介質(zhì)中各質(zhì)點的_________，用縱坐標表示某一時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的______，連接各位移矢量的末端，得出的曲線即為波的圖象，簡諧波的圖象是正弦(或余弦)曲線．介質(zhì)平衡位置位移2．物理意義：某一時刻介質(zhì)中各質(zhì)點相對__________的位移．四、波的衍射1．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________時，才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．平衡位置相差不多小于波長五、波的干涉1．波的疊加原理：幾列波相遇時能保持各自的運動狀態(tài)，繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動，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．2．波的干涉(1)定義：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動____、某些區(qū)域的振動____，這種現(xiàn)象叫波的干涉．加強減弱(2)條件：兩列波的頻率相同．干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，波同時還可以發(fā)生反射、折射．六、多普勒效應(yīng)由于波源與觀察者互相____或者互相____時，接收到的波的_____與波源頻率不相等的現(xiàn)象．靠近遠離頻率課堂互動講練一、振動圖象與波動圖象的比較波的振動圖象與波動圖象雖然形狀相同，但所研究的對象、意義、特點等有所不同．所以，要掌握兩者的區(qū)別，及在某些情況下兩者的相互轉(zhuǎn)化．

兩種圖象比較內(nèi)容振動圖象波動圖象研究對象某一振動質(zhì)點沿波傳播方向所有質(zhì)點圖象意義某一質(zhì)點位移隨時間變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點相對平衡位置的位移圖象特點圖象信息(1)周期、振幅(2)各時刻質(zhì)點的位移(3)速度、加速度的方向(1)波長、振幅(2)任意一質(zhì)點該時刻的位移(3)任意一質(zhì)點在該時刻加速度的方向圖象變化隨時間推移圖象延續(xù)，但已有形狀不變隨時間推移，圖象沿傳播方向平移一個完整曲線對應(yīng)橫坐標一個周期一個波長即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)1.一列沿著x軸正方向傳播的橫波，在t＝0時刻的波形如圖11－2－1甲所示．圖甲中某質(zhì)點的振動圖象如圖乙所示．質(zhì)點N的振幅是______m，振動周期為________s，圖乙表示質(zhì)點________(從質(zhì)點K、L、M、N中選填)的振動圖象．該波的波速為________m/s.圖11－2－1解析：從甲、乙圖可看出波長λ＝2.0m，周期T＝4s，振幅A＝0.8m；乙圖中顯示t＝0時刻該質(zhì)點處于平衡位置向上振動，甲圖波形圖中，波向x軸正方向傳播，則L質(zhì)點正在平衡位置向上振動，波速v＝λ/T＝0.5m/s.答案：0.8

4

L

0.52．質(zhì)點振動方向與波傳播方向的互判圖象方法微平移法：沿波的傳播方向?qū)⒉ǖ膱D象進行一微小平移，然后由兩條波形曲線來判斷．例如：波沿x軸正向傳播，t時刻波形曲線如圖中實線所示．將其沿v的方向移動一微小距離Δx，獲得如圖中虛線所示的圖線．可以判定：t時刻質(zhì)點A振動方向向下，質(zhì)點B振動方向向上，質(zhì)點C振動方向向下．“上、下坡”法沿著波的傳播方向看，上坡的點向下振動，下坡的點向上振動，即“上坡下、下坡上”．例如：圖中，A點向上振動，B點向下振動，C點向上振動．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，質(zhì)點的振動方向向上，筆頭向下動，質(zhì)點的振動方向就向下.3.波的多解性問題造成波動問題多解的主要因素有：(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．(3)波形的隱含性形成多值解在波動問題中，往往只給出完整波形的一部分，或給出幾個特殊點，而其余信息均處于隱含狀態(tài)．這樣，波形就有多種情況，形成相關(guān)波動問題的多值解．即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)2.(2010年高考安徽理綜卷)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，某時刻的波形如圖11－2－2所示．P為介質(zhì)中的一個質(zhì)點，從該時刻開始的一段極短時間內(nèi)，P的速度v和加速度a的大小變化情況是(

)A．v變小，a變大B．v變小，a變小C．v變大，a變大D．v變大，a變小圖11－2－2解析：選D.由題圖知波傳播方向沿x軸正方向，根據(jù)質(zhì)點振動方向與波的傳播方向的關(guān)系可知質(zhì)點P的速度方向在該時刻開始的一段極短時間內(nèi)沿y軸正方向，即向該質(zhì)點的平衡位置運動，因此P質(zhì)點速度增大；質(zhì)點P做簡諧運動，向平衡位置運動，距離平衡位置的位移減小，所受回復(fù)力減小，因此加速度a減小，即v變大，a減小，故只有選項D正確．2．現(xiàn)象判斷法：若某點總是波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇，則該點為加強點；若總是波峰與波谷相遇，則為減弱點．不能認為加強點的位移永遠最大，減弱點的位移永遠最?。靡粭l曲線將加強點連接起來，這條曲線上的點都是加強點；把減弱點用曲線連接起來，曲線上的點都是減弱點．加強點與減弱點之間各質(zhì)點的振幅介于加強點與減弱點的振幅之間．即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)3.(2011年杭州質(zhì)量檢測)如圖11－2－3所示表示兩列相干水波某時刻的波峰和波谷位置，實線表示波峰，虛線表示波谷，相鄰實線與虛線間的距離為0.2m，波速為1m/s，在圖示范圍內(nèi)可以認為這兩列波的振幅均為1cm，C點是相鄰實線與虛線間的中點，則(

)圖11－2－3A．圖示時刻A、B兩點的豎直高度差為2cmB．圖示時刻C點正處于平衡位置且向水面上運動C．F點到兩波源的路程差為零D．經(jīng)0.1s，A點的位移為零解析：選BD.圖示時刻點A、B、D振動加強，A、B間高度差hAB＝4A＝4cm，A、D間高度差為零；圖示時刻點C在水面，根據(jù)上下坡法，點C由水面向上運動；圖示時刻E、F振動減弱，位移為零，到兩波源的路程差為半波長的奇數(shù)倍；波長為0.4m，周期為0.4s，經(jīng)過時間Δt＝0.1s＝0.25T，兩列波的平衡位置傳到A點，則位移為零．2．波源不動：觀察者朝向波源以某一速度運動，由于相對速度增大而使得單位時間內(nèi)通過觀察者的完全波的個數(shù)增多，接收頻率增大了．同理可知，當觀察者背離波源運動時，接收頻率將減?。?．觀察者不動：波源朝向觀察者以某一速度運動，由于波長變短，而使得單位時間內(nèi)通過觀察者的完全波的個數(shù)增多，接收頻率亦增大，同理可知，當波源背離觀察者運動時，接收頻率將減?。磿r應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)4.站在火車站臺上的旅客聽到路過火車鳴笛聲的音調(diào)(注：音調(diào)由頻率決定，頻率大時音調(diào)高，頻率小時音調(diào)低)變化情況，以下說法正確的是(

)A．當火車進站時，鳴笛聲的音調(diào)變低B．當火車進站時，鳴笛聲的音調(diào)變高C．當火車離站時，鳴笛聲的音調(diào)變低D．當火車離站時，鳴笛聲的音調(diào)變高解析：選BC.根據(jù)多普勒效應(yīng)，火車進站時，波源向觀察者靠近，旅客聽到的鳴笛聲的音調(diào)變高；當火車離站時，旅客聽到的鳴笛聲的音調(diào)變低，故B、C正確．經(jīng)典題型探究題型一波的形成和傳播例1(2009年高考江蘇卷)在t＝0時刻，質(zhì)點A開始做簡諧運動，其振動圖象如圖11－2－4所示．質(zhì)點A振動的周期是________s；t＝8s時，質(zhì)點A的運動沿y軸的__________方向(填“正”或“負”)；質(zhì)點B在波的傳播方向上與A相距16m，已知波的傳播速度為2m/s，在t＝9s時，質(zhì)點B偏離平衡位置的位移是________cm.圖11－2－4【思路點撥】振動周期由圖象可直接得出，經(jīng)過Δt時間后A、B兩質(zhì)點的振動情況需要根據(jù)波的傳播規(guī)律及波的周期性來判斷．【答案】4正10(2009年高考福建理綜卷)圖11－2－5甲為一列簡諧橫波在t＝0.10s時刻的波形圖，P是平衡位置為x＝1m處的質(zhì)點，Q是平衡位置為x＝4m處的質(zhì)點，圖乙為質(zhì)點Q的振動圖象，則(

)題型二波動圖象和振動圖象的綜合問題例2圖11－2－5A．t＝0.15s時，質(zhì)點Q的加速度達到正向最大B．t＝0.15s時，質(zhì)點P的運動方向沿y軸負方向C．從t＝0.10s到t＝0.25s，該波沿x軸正方向傳播了6mD．從t＝0.10s到t＝0.25s，質(zhì)點P通過的路程為30cm【解析】由質(zhì)點Q的振動圖象可知，t＝0.15s時，Q正處于最低點，加速度達到正向最大，選項A對；t＝0.10s時，Q正處于平衡位置向下運動，故波是向左傳播的，所以t＝0.15s時，質(zhì)點P運動方向沿y軸負方向，選項B對；【答案】AB(2010年高考四川卷改編題)一列簡諧橫波沿直線由A向B傳播，A、B相距0.45m，如圖11－2－6是A處質(zhì)點的振動圖象．當A處質(zhì)點運動到波峰位置時，B處質(zhì)點剛好到達平衡位置，這列波的波速可能是(

)題型三波的多解性例3圖11－2－6A．4.5m/s

B．3.0m/sC．1.5m/sD．0.7m/s【思路點撥】

(1)B點通過平衡位置的速度方向未知，形成多解；(2)AB間的距離與波長λ的關(guān)系不確定形成多解．圖11－2－7圖11