《（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復習 第十三章 機械振動與機械波 光 電磁波與相對論 第2講 機械波課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復習 第十三章 機械振動與機械波 光 電磁波與相對論 第2講 機械波課件.ppt（70頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、,第十三章機械振動與機械波光電磁波與相對論,第2講機械波,,大一輪復習講義,,NEIRONGSUOYIN,內(nèi)容索引,過好雙基關,研透命題點,隨堂測試,回扣基礎知識 訓練基礎題目,細研考綱和真題 分析突破命題點,隨堂檢測 檢測課堂學習效果,課時作業(yè),限時訓練 練規(guī)范 練速度,,過好雙基關,,,,一、機械波橫波和縱波,,,1.機械波的形成條件 (1)有產(chǎn)生機械振動的 . (2)有 ，如空氣、水等. 2.機械波的傳播特點 (1)機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 . (2)介質(zhì)中各質(zhì)點的振幅相同，振動周期和頻率都與 的振動周期和頻率相同
2、. (3)一個周期內(nèi)，質(zhì)點完成一次全振動，通過的路程為 ，位移為 .,波源,傳播介質(zhì),形式,能量,發(fā)生遷移,波源,4A,零,3.機械波的分類 (1)橫波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互 的波，有 (凸部)和(凹部). (2)縱波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在 上的波，有 和 .,垂直,波峰,波谷,同一直線,密部,疏部,,二、橫波的圖象,,,1.坐標軸：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. 3.圖象：(如圖1),平衡位置,位移,平衡位置,圖1,自測1(多選)簡諧橫波某時刻的波形如圖2所示，
3、P為介質(zhì)中的一個質(zhì)點，以下說法正確的是 A.若波沿x軸正方向傳播，則P質(zhì)點此時刻速度沿x軸正 方向 B.若波沿x軸正方向傳播，則P質(zhì)點此時刻加速度沿y軸 正方向 C.再過半個周期時，質(zhì)點P的位移一定為負值 D.經(jīng)過一個周期時，質(zhì)點P通過的路程為4a,,,圖2,,三、波長、波速、頻率及其關系,,,1.波長 在波動中，振動相位總是的兩個相鄰質(zhì)點間的距離. 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、波速和頻率(周期)的關系 (1)v ；(2)v .,相同,介質(zhì),振動頻率,f,自測2(多選)關于機械振動與機械波，下列說法正確的是
4、A.機械波的頻率等于振源的振動頻率 B.機械波的傳播速度與振源的振動速度相等 C.在一個周期內(nèi)，沿著波的傳播方向，振動在介質(zhì)中傳播一個波長的距離 D.機械波在介質(zhì)中傳播的速度由介質(zhì)本身決定,,,,,四、波的干涉和衍射多普勒效應,,,1.波的干涉和衍射,相同,尺寸,干涉圖樣,繞過障礙物,2.多普勒效應 (1)條件：聲源和觀察者之間有 (距離發(fā)生變化). (2)現(xiàn)象：觀察者感到 發(fā)生變化. (3)實質(zhì)：聲源頻率 ，觀察者接收到的頻率 .,相對運動,頻率,不變,變化,自測3(多選)以下關于波的衍射的說法，正確的是 A.波遇到障礙物時，一定會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 B.當障礙物的尺寸比波長
5、大得多時，會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 C.當孔的大小比波長小時，會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 D.通常講話產(chǎn)生的聲波，經(jīng)過尺寸為1 m左右的障礙物時會發(fā)生明顯的衍射 現(xiàn)象,,,,研透命題點,,,,,,命題點一機械波的傳播特點,1.前面的質(zhì)點帶動后面的質(zhì)點，后面的質(zhì)點重復前面質(zhì)點的運動，都在重復波源的振動. 2.介質(zhì)中各質(zhì)點的起振方向都與波源的起振方向相同，只不過離波源近的質(zhì)點先起振，離波源較遠的質(zhì)點起振得要遲一些. 3.各質(zhì)點的振動周期、頻率和波源的振動周期、頻率相同.波速由介質(zhì)決定. 4.介質(zhì)質(zhì)點的運動是在各自的平衡位置附近的簡諧運動，是變加速運動，質(zhì)點并不隨波遷移.,例1(2018揚州中學月考)如圖3所
6、示，在坐標原點O處有一質(zhì)點S，它沿y軸做頻率為10 Hz、振幅為2 cm的簡諧運動，形成的波沿x軸傳播，波速為4 m/s，當t0時，S從原點開始沿y軸負方向運動. (1)畫出當S完成第一次全振動時的波形圖；,圖3,答案見解析,圖象如圖所示,(2)從波源S開始運動，經(jīng)過多長時間x1 m處的質(zhì)點第一次出現(xiàn)波峰.,答案見解析,則x1 m處的質(zhì)點第一次出現(xiàn)波峰的時間為tt1t20.325 s.,變式1(多選)(2018江蘇一模)某簡諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正方向傳播，t0時 波源O從平衡位置開始振動，t0.5 s時振動剛好傳播到P點，此時該橫波的波 形圖如圖4所示，下列有關說法中正確的是 A.波源起振方向
7、沿y軸負方向 B.該波的周期為0.4 s C.這0.5 s內(nèi)波源O運動的路程為5 m D.03 s內(nèi)處于x9 m處的M點(圖中未畫出)所通過的 路程為105 cm,,,圖4,解析根據(jù)題圖，由波沿x軸正方向傳播可得，P點向上振動，即波前向上振動，故波源起振方向沿y軸正方向，故A錯誤；,由周期T0.4 s，波源O從平衡位置開始振動，故0.5 s內(nèi)波源O運動的路程為5A25 cm，故C錯誤；,,,,命題點二波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的關系,能夠根據(jù)波的傳播方向判斷介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向，反之也要能夠由介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向來判斷波的傳播方向.判斷方法采用： (1)帶動法：由波的傳播原理可知，后振動的質(zhì)點
8、總是重復先振動質(zhì)點的運動，且波總是由前面先振動的點向后面振動的點傳播的，即前帶動后.,(2)微平移法：微平移法是將波形曲線沿波的傳播方向做微小平移，如圖5所示的P(Q)點，移動后它比原來的位置高(低)了，說明經(jīng)過極短的一段時間它向上(下)運動了.這種方法可以由波的傳播方向判斷某質(zhì)點的振動方向，也可以由振動方向判斷波的傳播方向.,圖5,(3)上下坡法：如圖6所示，沿波的傳播方向看去，“上坡”處的質(zhì)點向下振動，“下坡”處的質(zhì)點向上振動，簡稱“上坡下，下坡上”.,圖6,(4)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曲線同側(cè)，如圖7所示.,圖7,例2如圖8所示為一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波
9、在某時刻的波形圖，A為傳播介質(zhì)中的一質(zhì)點，則該時刻A的運動方向是 (選填“沿x軸正方 向”“沿x軸負方向”“沿y軸正方向”或“沿y軸負方向”)，在此后2 s內(nèi)A通過的 路程為16 cm，此列波的傳播速度大小為 m/s.,圖8,沿y軸負方向,4,變式2(多選)(2019丹陽中學高三初考)一列振幅為4 cm，頻率為2.5 Hz的繩波， 在t0時刻的波形圖如圖9所示，繩上的質(zhì)點P位于最大位移處，質(zhì)點Q位于平衡位置，質(zhì)點M振動方向沿y軸正向，則 A.波沿x軸正向傳播 B.t0時，質(zhì)點N的振動方向沿y軸正向 C.t0.1 s時，質(zhì)點Q的加速度達到最大，方向沿y軸 正向 D.從t0.1 s
10、到0.2 s時間內(nèi)，波傳播的距離為0.1 m,圖9,,,,解析質(zhì)點M振動方向沿y軸正向，由上下坡法知波沿x軸負向傳播，t0時，質(zhì)點N的振動方向沿y軸正向，故A錯誤，B正確；,由題圖知，0.4 m，則波速vf1 m/s，所以從t0.1 s到0.2 s時間內(nèi)，波傳播的距離為xvt10.1 m0.1 m，故D正確.,,,,命題點三波動圖象與振動圖象,兩種圖象的比較,例3(2018常州市一模)圖10甲為一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t0.1 s時刻的波 形圖，圖乙是這列波中質(zhì)點B的振動圖象.則波速的大小為 m/s；再經(jīng)過0.05 s， 質(zhì)點 (選填“A”“B”“C”或“D”)到達波峰.,圖10,20,
11、D,變式3(2018南京市學情調(diào)研)圖11甲為一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t0時刻的波形圖，沿傳播方向上位于平衡位置的質(zhì)點A的振動圖象如圖乙所示.該橫波的傳播方向為 (選填“向右”或“向左”)；波速大小為 m/s.,圖11,向左,8,,,,命題點四波的圖象與多解問題,造成波動問題多解的主要因素： (1)周期性 時間周期性：時間間隔t與周期T的關系不明確. 空間周期性：波傳播距離x與波長的關系不明確. 解決此類問題時，往往采用從特殊到一般的思維方法，即找出在一個周期內(nèi)滿足條件的特例，在此基礎上，若知時間關系，則加nT，若知空間關系，則加n. (2)兩質(zhì)點間的波形不確定形成多解.,例4(20
12、18江蘇單科12B(3))一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在x0和x0.6 m 處的兩個質(zhì)點A、B的振動圖象如圖12所示.已知該波的波長大于0.6 m，求其波 速和波長.,圖12,答案2 m/s0.8 m,解析由題圖可知，周期T0.4 s 由于波長大于0.6 m，由題圖可知，波從A到B的傳播時間t0.3 s,波長vT，代入數(shù)據(jù)得0.8 m.,變式4(2018徐州市考前模擬)P、Q是一列簡諧橫波中的兩個質(zhì)點，它們的平 衡位置相距30 m，各自的振動圖象如圖13中的實線和虛線所示，且P、Q之間 的距離小于一個波長，求： (1)若P比Q離波源近，該波的波長；,圖13,答案40 m,解析若P比Q離波源近
13、，波由P傳到Q，則PQ間的距離為：,因P、Q之間的距離小于一個波長 則n取0，則得：40 m,(2)若Q比P離波源近，該波的速度.,答案30 m/s,因P、Q之間的距離小于一個波長， 則n取0，則得：120 m 又T4 s,,,,命題點五波的干涉、衍射和多普勒效應,1.波的干涉現(xiàn)象的判斷 (1)公式法： 某質(zhì)點的振動是加強還是減弱，取決于該點到兩相干波源的距離之差r. 當兩波源振動步調(diào)一致時： 若rn(n0,1,2，)，則振動加強； 若r(2n1) (n0,1,2，)，則振動減弱. 當兩波源振動步調(diào)相反時： 若r(2n1) (n0,1,2，)，則振動加強； 若rn(n0,1,2，)，則振動減弱
14、.,(2)圖象法： 在某時刻波的干涉的波形圖上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點，一定是加強點，而波峰與波谷的交點一定是減弱點，各加強點或減弱點各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成加強線和減弱線，兩種線互相間隔，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. 2.多普勒效應的成因分析 (1)接收頻率：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù). (2)當波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率變大，當波源與觀察者相互遠離時，觀察者接收到的頻率變小.,例5(2018南通市、泰州市一模))如圖14所示，兩列頻率相同、傳播方向互相垂直的平面波在空間相遇發(fā)生
15、干涉.它們的振幅均為A.圖中實線表示波峰，虛線表示波谷，e是a、d連線的中點.則e處質(zhì)點振動 (選填“加強”“減弱”或“不振動”)，d處質(zhì)點的振幅為 .,圖14,加強,2A,變式5(2018南京市三模)兩列簡諧波的振幅都是20 cm，傳播速度大小相同， 實線波的頻率為1 Hz，沿x軸正方向傳播，虛線波沿x軸負方向傳播，某時刻兩 列波在如圖15所示區(qū)域相遇，則在相遇區(qū)域 (填“會”或“不會”)發(fā)生干涉現(xiàn)象；從圖示時刻起再經(jīng)過0.5 s，平衡位置為x4 cm處的質(zhì)點的位移y cm.,圖15,不會,0,變式6(多選)如圖16所示，一小型漁港的防波堤兩端MN相距約60 m，在防波堤后A、B兩
16、處有兩個小船進港躲避風浪.某次海嘯引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤傳播，下列說法中正確的有,圖16,A.假設波浪的波長約為10 m，則A、B兩處小船基本上不受波 浪影響 B.假設波浪的波長約為10 m，則A、B兩處小船明顯受到波浪 影響 C.假設波浪的波長約為50 m，則A、B兩處小船基本上不受波浪影響 D.假設波浪的波長約為50 m，則A、B兩處小船明顯受到波浪影響,,,解析A、B兩處小船明顯受到影響是因為水波發(fā)生明顯的衍射，波浪能傳播到A、B處的結果，當障礙物或縫隙的尺寸比波長小或跟波長差不多的時候，會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故A、D正確.,,隨堂測試,,,1.(2018江蘇省高考壓軸沖
17、刺卷)如圖17所示，一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波，實線是在t0時刻的波形圖，虛線是這列波經(jīng)t0.2 s時的波形圖，T
18、C點是凹下最低的位置之一 C.隨著時間推移，這個凸起位置沿AB向遠處移動 D.隨著時間推移，這個凸起位置沿AD向遠處移動,,,圖18,1,2,3,4,3.(2018金陵中學等三校四模)如圖19所示，一列簡諧橫波沿x軸正向傳播，t0時刻的實線波形經(jīng)過t0.6 s移到了虛線所在的位置，t
19、AvB ；若圖示時刻為t0時刻，且此時x14 m處的質(zhì)點振動方向向上，則t1.75 s時，處于x6 m的質(zhì)點位移為 cm.,圖20,23,5,1,2,3,4,解析由題圖可知，波在A、B介質(zhì)中的波長分別為4 m、6 m，由波速vf可知，頻率不變，即波速和波長成正比，即vAvB4623； 若題圖所示時刻為t0時刻，且此時x14 m處的質(zhì)點振動方向向上，,所以t1.75 s時，x6 m處的質(zhì)點位于波峰，位移為5 cm.,1,2,3,4,,課時作業(yè),,,1.(多選)(2017蘇錫常鎮(zhèn)四市調(diào)研)小明同學用兩根不同材質(zhì)的繩a、b系在一起演示機械波，他在a繩左端有規(guī)律地上下抖動繩子，某時刻繩上呈現(xiàn)如圖1
20、所示波形，則由此可以看出 A.此時a繩最左端的振動方向向下 B.繩a中的機械波周期小于繩b中的機械波周期 C.機械波在繩a中的傳播速度小于在繩b中的傳播速度 D.繩子左端抖動得越快，波傳播速度將越大,,,,雙基鞏固練,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,,圖1,解析波向右傳播，由波形圖可知，此時a繩最左端的振動方向向下，選項A正確； 振動來自同一個振源，故繩a中的機械波周期等于繩b中的機械波周期，選項B錯誤；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,機械波的傳播速度只由介質(zhì)決定，與振源振動的快慢無關，選項D錯誤.,2.(多選)(2017揚州中學4月模擬)一興趣
21、小組的同學們觀察到湖面上一點O上下振動，振幅為0.2 m，以O點為圓心形成圓形水波，如圖2所示，A、B、O三點在一條直線上，OA間距離為4.0 m，OB間距離為2.4 m.某時刻O點處在波峰位置，觀察發(fā)現(xiàn)2 s后此波峰傳到A點，此時O點正通過平衡位置向下運動，OA間還有一個波峰.將水波近似為簡諧波.則以下說法正確的是 A.此水波的傳播速度是2 m/s B.此水波的周期是2 s C.此水波的波長是4 m D.當O點處在波峰位置時，B點正通過平衡位置向下運動,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,,圖2,3.(多選)一簡諧機械橫波沿x軸負方向傳播，已知波的波長為8 m，周期為2
22、s，t1 s時刻波形如圖3甲所示，a、b、d是波上的三個質(zhì)點.圖乙是波上某一質(zhì)點的振動圖象.則下列說法正確的是 A.圖乙可以表示d質(zhì)點的振動 B.圖乙可以表示b質(zhì)點的振動 C.a、b兩質(zhì)點在t1.5 s時速度大小相同 D.該波傳播速度為v4 m/s,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,圖3,,,解析a、b、d三質(zhì)點中在t1 s時位于平衡位置的是b和d質(zhì)點，其中d質(zhì)點向上振動、b質(zhì)點向下振動，則題圖乙可以表示d質(zhì)點的振動，A項正確，B項錯誤； t1.5 s時的波形圖如圖所示，則知此時a質(zhì)點速度大于b質(zhì)點速度，C項錯誤；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,4.
23、(多選)一列簡諧橫波在t0時刻的波形圖如圖4中實線所示，從此刻起，經(jīng)0.2 s波形圖如圖中虛線所示，若波傳播的速度為5 m/s，則 A.這列波沿x軸正方向傳播 B.若此波遇到另一列簡諧橫波并發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象， 則該波所遇到的簡諧橫波頻率為1.25 Hz C.x2 m處的質(zhì)點的位移表達式為y0.4sin (2.5t)(m) D.從t0時刻開始質(zhì)點a經(jīng)0.4 s通過的路程為0.8 m,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,,,,圖4,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,由yAsin (t0)，可知x2 m處的質(zhì)點的位移表達式為y0.4sin (2.5t)(m)，
24、C項正確.,5.(2018寶應中學四模)A、B為同一波源發(fā)出的兩列波，某時刻在不同介質(zhì)、相同距離上的波形如圖5所示，則兩列波的波速之比vAvB是 A.13 B.12 C.21 D.31,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,圖5,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,6.(2018南通市等七市三模)自動駕駛汽車配置了超聲波、無線電波雷達和光學相機組成的傳感探測系統(tǒng)，當汽車與前方車輛距離減小到安全距離時，系統(tǒng)會執(zhí)行減速指令.若汽車靜止時發(fā)出的超聲波頻率為4.0104 Hz，空氣中聲速為340 m/s，該超聲波的波長為 m.此種情形下汽車行駛時接收到被前方汽
25、車反射的超聲波頻率 (選填“大于”“等于”或“小于”)汽車發(fā)出的頻率.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,8.5103,大于,7.(2018蘇州市期初調(diào)研)一簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t0時刻的波形如圖6所示，此刻波剛好傳播到x5 m處，此時該點 (選填“向上”或“向下”)振動.在此后的2 s內(nèi)，該質(zhì)點通過的總路程是10 cm.則該波沿x軸傳播的速度v .,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,圖6,向上,1 m/s,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,8.(2018揚州中學5月模擬)一列簡諧橫波，沿x軸正向傳播.t0時刻的波形圖如圖
26、7甲所示，圖乙是圖甲中某質(zhì)點的振動圖象.則該波的波速為 m/s；圖乙表示圖甲中 (選填 “A”“B”“C”或“D”)質(zhì)點的振動圖象.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,圖7,10,B,9.(2018高考押題預測卷)一列簡諧橫波沿x軸傳播，圖8甲是t2 s時的波形圖，圖乙是x1 m處質(zhì)點的振動圖象，則該波的傳播速度為 m/s，傳播方向為 .,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,圖8,0.5,沿x軸負方向,結合題中甲圖和乙圖，x1 m處的質(zhì)點在t2 s時正經(jīng)過平衡位置向下振動， 根據(jù)振動方向和波的傳播方向在波形圖的同一側(cè)判斷，波的傳播方向沿x軸負方向
27、.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,10.(2018鹽城中學最后一卷)如圖9甲所示，在xOy平面內(nèi)有兩個沿z方向(垂直xOy平面)做簡諧振動的點波源S1(0,4 m)和S2(0，2 m)，兩波源的振動圖線分別如圖乙和圖丙所示，所產(chǎn)生的兩列橫波的波速均為1.0 m/s，則波源S1發(fā)出的波在介質(zhì)中的波長為 m，兩列波引起的點A(8 m，2 m)處質(zhì)點的振動相互 (選填“加強”“減弱”或“不能形成干涉”).,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,圖9,,,,綜合提升練,2,減弱,解析波源S1振動的周期為T12 s，則波源S1發(fā)出的波在介質(zhì)中的波長為1vT
28、11.02 m2 m；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,則xS1AS2A10 m8 m2 m，為波長的整數(shù)倍， 由題圖乙、丙知兩波源起振方向相反， 故兩列波引起的點A(8 m，2 m)處質(zhì)點的振動相互減弱.,11.(2018南京市、鹽城市一模)一列簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳播，波源位于坐標原點，在t0時刻波源開始振動，在t3 s時刻的波形如圖10所示.求： (1)該波沿x軸正方向傳播的速度；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,圖10,答案1 m/s,(2)7 s內(nèi)x2 m處質(zhì)點運動的路程.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,
29、答案50 cm,解析經(jīng)2 s位于x2 m處的質(zhì)點開始振動,12.(2018如皋市調(diào)研)一列橫波沿x軸傳播，圖11中實線表示某時刻的波形，虛線表示從該時刻起0.005 s后的波形.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,圖11,(1)如果周期大于0.005 s，則當波向右傳播時，波速為多大？,答案400 m/s,解析如果周期大于0.005 s，波在0.005 s內(nèi)傳播的距離小于一個波長. 如果波向右傳播，從題圖上看傳播的距離為2 m，由此可得波速為：,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,(2)如果周期小于0.005 s，則當波速為6 000 m/s時，求波的傳播方向.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,答案波向左傳播,解析由題圖知波長8 m， 當波速為6 000 m/s時， 波在0.005 s內(nèi)傳播的距離為：,所以波向左傳播.,
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