適用于新高考新教材廣西專版2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第7章機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波第2節(jié)機(jī)械波課件

第2節(jié)機(jī)械波第七章強(qiáng)基礎(chǔ)增分策略一、機(jī)械波1.機(jī)械波的形成條件(1)有發(fā)生機(jī)械振動(dòng)的波源。(2)有傳播介質(zhì),如空氣、水等。2.傳播特點(diǎn)(1)機(jī)械波傳播的只是振動(dòng)的

和

,質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),并不隨波

。

(2)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振幅相同,振動(dòng)周期和頻率都與波源的振動(dòng)周期和頻率相同。

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(3)一個(gè)周期內(nèi),質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng),通過的路程為4A,位移為

。

個(gè)周期內(nèi),振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)通過的路程不一定為A形式能量遷移零3.機(jī)械波的分類(1)橫波:質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互

的波,有

(凸部)和

(凹部)。

(2)縱波:質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在

上的波,有

部和

部。

垂直波峰波谷同一直線密疏4.波速、波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系(1)波長(zhǎng)λ在波動(dòng)中,振動(dòng)相位總是

的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離。

(2)波速v波在介質(zhì)中的傳播速度,由

本身的性質(zhì)決定。

(3)頻率f由波源決定,等于波源的

。

(4)波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系①v=λf;②v=。相同介質(zhì)振動(dòng)頻率5.橫波的圖像(1)坐標(biāo)軸:橫軸表示各質(zhì)點(diǎn)的

,縱軸表示該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的

。

(2)意義:表示在波的傳播方向上,某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)離開

的位移。

(3)圖像平衡位置位移平衡位置易錯(cuò)辨析

(1)在機(jī)械波的傳播中,各質(zhì)點(diǎn)隨波的傳播而遷移。(

)(2)機(jī)械波的頻率等于振源的振動(dòng)頻率。(

)(3)機(jī)械波的傳播速度與振源的振動(dòng)速度相等。(

)(4)機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度由介質(zhì)本身決定。(

)(5)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方向總是垂直于波傳播的方向。(

)(6)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(zhǎng)的距離。(

)×√×√×√應(yīng)用提升1.A、B為同一波源發(fā)出的兩列波,某時(shí)刻在不同介質(zhì)、相同距離上的波形如圖所示,則兩列波的波速大小之比vA∶vB是(

)A.1∶3 B.1∶2C.2∶1 D.3∶1C解析

由題圖讀出兩列波的波長(zhǎng)之比λA∶λB=2∶1,同一波源發(fā)出的兩列波頻率f相同,則由波速公式v=λf得到,兩列波的波速大小之比vA∶vB=λA∶λB=2∶1,故選項(xiàng)C正確。2.一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,其波速為10m/s,t=0時(shí)刻的波形如圖所示。下列說法正確的是(

)A.0~0.6s時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程為18cmB.t=0.6s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)P相對(duì)平衡位置的位移是6cmC.t=1.2s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)Q加速度最大D.t=1.4s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)M沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)A二、波的干涉和衍射現(xiàn)象

多普勒效應(yīng)1.波的干涉和衍射項(xiàng)目波的干涉波的衍射條件兩列波的頻率必須

衍射無條件,明顯衍射有條件明顯條件:障礙物或孔的

比波長(zhǎng)小或相差不多

現(xiàn)象形成加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)相互隔開的穩(wěn)定的

波能夠

或孔繼續(xù)向前傳播

相同尺寸干涉圖樣繞過障礙物2.多普勒效應(yīng)(1)條件:聲源和觀察者之間有

。

(2)現(xiàn)象:觀察者感到

發(fā)生變化。

(3)實(shí)質(zhì):聲源頻率

,觀察者接收到的頻率

。

易錯(cuò)辨析

(7)火車鳴笛減速向我們駛來時(shí),我們聽到的笛聲頻率將比聲源發(fā)聲的頻率低。(

)相對(duì)運(yùn)動(dòng)頻率不變變化×應(yīng)用提升3.(多選)(2023福建福州模擬)兩列頻率相同、振幅分別為5cm和7cm的橫波發(fā)生干涉時(shí),某一時(shí)刻的圖樣如圖所示,實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷,下列關(guān)于K、M、N三點(diǎn)的說法正確的是(

)A.質(zhì)點(diǎn)K為振動(dòng)減弱的點(diǎn)B.經(jīng)過一段時(shí)間,質(zhì)點(diǎn)M、N的位移大小可能相等C.質(zhì)點(diǎn)N的振幅為2cmD.由圖中時(shí)刻再經(jīng)過

周期時(shí),質(zhì)點(diǎn)M的位移為零BCD解析

質(zhì)點(diǎn)K為波谷與波谷的相遇點(diǎn),為振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)M是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)N是振動(dòng)減弱點(diǎn),此時(shí)質(zhì)點(diǎn)M的位移為12

cm,質(zhì)點(diǎn)N的位移為2

cm;經(jīng)過一段時(shí)間,質(zhì)點(diǎn)M、N的位移大小可能相等,選項(xiàng)B正確;質(zhì)點(diǎn)N是振動(dòng)減弱點(diǎn),振幅為7

cm-5

cm=2

cm,選項(xiàng)C正確;題圖中時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)M在波峰,再經(jīng)過

周期時(shí),質(zhì)點(diǎn)M的位移為零,選項(xiàng)D正確。增素能精準(zhǔn)突破考點(diǎn)一波的傳播與圖像[師生共研]1.波的圖像信息(1)直接讀取振幅A和波長(zhǎng)λ,以及該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移。(2)確定某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)加速度的方向,并能比較其大小。(3)結(jié)合波的傳播方向可確定各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向或由各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向確定波的傳播方向。2.波速與波長(zhǎng)、周期、頻率的關(guān)系v==λf。3.波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向的判斷方法

【典例突破】典例1.(2022北京卷)在如圖所示的xOy坐標(biāo)系中,一條彈性繩沿x軸放置,圖中小黑點(diǎn)代表繩上的質(zhì)點(diǎn),相鄰質(zhì)點(diǎn)的間距為a。t=0時(shí),x=0處的質(zhì)點(diǎn)P0開始沿y軸做周期為T、振幅為A的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。t=T時(shí)的波形如圖所示。下列說法正確的是(

)A.t=0時(shí),質(zhì)點(diǎn)P0沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)D典例2.(多選)(2023重慶卷)一列簡(jiǎn)諧橫波在介質(zhì)中沿x軸傳播,波速為2m/s,t=0時(shí)的波形圖如圖所示,P為該介質(zhì)中的一質(zhì)點(diǎn)。則(

)A.該波的波長(zhǎng)為14mB.該波的周期為8sC.t=0時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向沿y軸負(fù)方向D.0~2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程有可能小于0.1mBD向平衡位置,故質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向沿y軸正方向,故C錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)的周期為8

s,0~2

s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)的時(shí)間為四分之一周期,若向y軸負(fù)向振動(dòng)則運(yùn)動(dòng)的路程小于0.1

m(振幅為0.1

m),若向y軸正向振動(dòng)則運(yùn)動(dòng)的路程大于0.1

m,綜上所述,0~2

s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程是有可能小于0.1

m的,故D正確?！緦?duì)點(diǎn)演練】1.(2023江蘇南京雨花臺(tái)中學(xué)月考)如圖所示的x軸上,波源在原點(diǎn)O處,Oa=3m,Ob=4m,Oc=6m。t=0時(shí),波源從平衡位置開始豎直向上振動(dòng),形成分別沿x軸向正方向和負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波,t=6s時(shí),質(zhì)點(diǎn)a第一次到達(dá)最高點(diǎn),同時(shí)質(zhì)點(diǎn)c剛好開始振動(dòng)。下列說法正確的是(

)A.該波的周期為12sB.該波的波速為0.5m/sC.t=6s時(shí)質(zhì)點(diǎn)b正在向下運(yùn)動(dòng)D.若波源停止振動(dòng),則a、b、c三質(zhì)點(diǎn)將同時(shí)停止振動(dòng)A2.(2023遼寧葫蘆島期末)已知某橫波的頻率為1.0×105Hz,某時(shí)刻該波在某介質(zhì)中沿x軸傳播的波動(dòng)圖像如圖所示,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),則(

)A.該波在沿x軸負(fù)方向傳播B.P點(diǎn)下一時(shí)刻的速度變大C.P點(diǎn)下一時(shí)刻的加速度變小D.該波的傳播速度為1.5×103m/sD解析

質(zhì)點(diǎn)P正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),根據(jù)波形平移法可知波沿x正向傳播,故A錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)P正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),遠(yuǎn)離平衡位置,則其位移變大,速度變小,加速度變大,故B、C錯(cuò)誤;根據(jù)題波形圖可知該波的波長(zhǎng)為λ=15×10-3

m,則波速為v=λf=1.5×103

m/s,故D正確?？键c(diǎn)二波的圖像與振動(dòng)圖像的關(guān)聯(lián)應(yīng)用[師生共研]波的圖像和振動(dòng)圖像的比較

比較內(nèi)容振動(dòng)圖像波的圖像研究對(duì)象振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿波傳播方向上的所有質(zhì)點(diǎn)圖像意義質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移圖像特點(diǎn)比較內(nèi)容振動(dòng)圖像波的圖像圖像信息(1)振動(dòng)周期、振幅(2)各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移,速度、加速度的方向(1)波長(zhǎng)、振幅(2)任意一質(zhì)點(diǎn)此刻的位移(3)任意一質(zhì)點(diǎn)在此時(shí)刻加速度的方向圖像變化隨時(shí)間推移圖像延續(xù),但原有形狀不變隨時(shí)間推移,圖像沿傳播方向平移一完整曲線對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo)一個(gè)周期一個(gè)波長(zhǎng)【典例突破】典例3.(2022北京豐臺(tái)十二中期中)一列簡(jiǎn)諧波在t=0時(shí)刻的圖像如圖甲所示,這列波上的質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像如圖乙所示。甲乙丙(1)求波的傳播方向和波速大小。(2)在圖丙中畫出經(jīng)過2.7s后波的圖像,并求出質(zhì)點(diǎn)P的位移和運(yùn)動(dòng)的路程。答案

(1)波沿x軸正方向傳播

5m/s

(2)圖像見解析

10cm

270cm解析

(1)因t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P沿y軸負(fù)方向振動(dòng),根據(jù)平移法可知該波沿x軸正方向傳播。由波的圖像可知波長(zhǎng)λ=2

m,由振動(dòng)圖像可知周期T=0.4

s,考題點(diǎn)睛

【對(duì)點(diǎn)演練】3.(2023廣東韶關(guān)期末)某同學(xué)為了研究水波的傳播特點(diǎn),在水面上放一穩(wěn)定波源,產(chǎn)生的水波沿水平方向傳播(視為簡(jiǎn)諧波),在波源的右側(cè)某位置有一浮標(biāo),內(nèi)有速度傳感器,某一時(shí)刻的波形圖如圖甲所示(波源為坐標(biāo)原點(diǎn)),從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)的v-t圖像如圖乙所示,向上為正方向,則(

)A.水波的波長(zhǎng)為8cmB.水波的波長(zhǎng)為16cmC.水波的周期為0.1sD.水波的傳播速度大小為8m/sB解析

由題圖甲得水波的波長(zhǎng)λ=16

cm,故A錯(cuò)誤,B正確;由題圖乙可得波的周期為0.2

s,故C錯(cuò)誤;4.(2023湖南名校聯(lián)盟期末)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播,該波在t=0時(shí)刻的波形圖如圖甲所示,質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置坐標(biāo)為x=3m,質(zhì)點(diǎn)M的振動(dòng)圖像如圖乙所示,則下列說法正確的是(

)A.該波沿x軸正方向傳播,且t=9s時(shí)質(zhì)點(diǎn)M位于波谷B.0在0~7s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)M通過的路程為23.8cmC.在0~7s內(nèi)該波傳播的距離為21mD.質(zhì)點(diǎn)M的振動(dòng)方程為y=3.4sin0.5πt(cm)A考點(diǎn)三波的多解問題[師生共研]1.造成波的多解問題的主要因素(1)周期性①時(shí)間周期性:時(shí)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(zhǎng)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(dòng)方向雙向性:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定。(3)波形的隱含性在波的多解問題中,往往只給出完整波形的一部分,或給出幾個(gè)特殊點(diǎn),而其余信息均處于隱含狀態(tài)。這樣,波形就有多種情況。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(gè)周期內(nèi)滿足條件的Δt或Δx,若時(shí)間關(guān)系不明確,則有t=nT+Δt(n=0,1,2…);若距離關(guān)系不明確,則有x=nλ+Δx(n=0,1,2…)。步驟如下:

(1)根據(jù)初、末兩時(shí)刻的波形確定傳播距離與波長(zhǎng)的關(guān)系通式;(2)根據(jù)題設(shè)條件判斷是唯一解還是多解;【典例突破】典例4.(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播,已知x軸上x1=1m和x2=7m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像分別如圖甲、圖乙所示,則此列波的傳播速率可能是(

)A.7m/s B.2m/sC.1.2m/s D.1m/s思維點(diǎn)撥

本題屬于波的傳播方向不確定、波傳播距離Δx與波長(zhǎng)λ的關(guān)系不明確造成多解;根據(jù)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像,分析兩質(zhì)點(diǎn)間可能的波形,分析求解。答案

BC考題點(diǎn)睛

考點(diǎn)考向點(diǎn)睛波的多解問題模型:波傳播距離Δx與波長(zhǎng)λ的關(guān)系不明確;波的傳播方向不確定方法:根據(jù)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像,分析兩質(zhì)點(diǎn)間可能的波形【對(duì)點(diǎn)演練】5.(2022遼寧模擬)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播,t=0時(shí)的波形如圖中實(shí)線所示,t=0.6s時(shí)的波形如圖中虛線所示,則其波速大小的可能值是(

)

A.15m/s B.25m/sC.30m/s D.45m/s答案

D

6.(2022福建龍巖月考)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播,已知x軸上x1=1m和x2=7m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像分別如圖甲、乙所示,則此列波的傳播速率可能是(

)A.7m/s B.3m/sC.2m/s D.1m/s答案

C

考點(diǎn)四波的衍射、干涉和多普勒效應(yīng)[自主探究]1.波的干涉中振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱,取決于該點(diǎn)到兩相干波源的距離之差Δr。(1)當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)一致時(shí)若Δr=nλ(n=0,1,2,3,…),則振動(dòng)加強(qiáng);若Δr=(2n+1)(n=0,1,2,3,…),則振動(dòng)減弱。(2)當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)相反時(shí)若Δr=(2n+1)(n=0,1,2,3,…),則振動(dòng)加強(qiáng);若Δr=nλ(n=0,1,2,3,…),則振動(dòng)減弱。2.波的衍射現(xiàn)象是指波能繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象,產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不大或者小于波長(zhǎng)。3.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)接收到的完全波的個(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。【對(duì)點(diǎn)演練】7.(多選)水面上兩列頻率相同的波在某時(shí)刻的疊加情況如圖所示,以波源S1、S2為圓心的兩組同心圓弧分別表示同一時(shí)刻兩列波的波峰(實(shí)線)和波谷(虛線);S1的振幅A1=3cm,S2的振幅A2=2c