山東省2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 第2節(jié) 機(jī)械波課件 新人教版.ppt

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1、第2節(jié)機(jī)械波,一、機(jī)械波及分類 1.機(jī)械波的形成和傳播 (1)產(chǎn)生條件 有 波源。 有 介質(zhì),如空氣、水、繩子等。 (2)傳播特點(diǎn) 傳播振動(dòng)形式、 能量和信息。 質(zhì)點(diǎn)不 隨波遷移。 介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率、振幅、起振方向等都與波源 相同。,,,,,,2.機(jī)械波的分類,,,,,,二、描述機(jī)械波的物理量 1.波長:在波動(dòng)中振動(dòng)相位總是 相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離。 2.頻率f:在波動(dòng)中,介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率都是相同的,都等于 波源的振動(dòng)頻率。 3.波速v、波長和頻率f、周期T的關(guān)系:,機(jī)械波的速度大小由 介質(zhì)決定,與機(jī)械波的頻率無關(guān)。,,,,三、機(jī)械波的圖象 1.圖象:在平面直角坐標(biāo)系中,用橫坐標(biāo)

2、表示介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的 平衡位置,用縱坐標(biāo)表示某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的 位移,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。 2.物理意義:為某一時(shí)刻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)相對 平衡位置的位移。,,,,,四、波的衍射和干涉多普勒效應(yīng) 1.波的干涉和衍射,2.多普勒效應(yīng) (1)條件:聲源和觀察者之間有 相對運(yùn)動(dòng)。 (2)現(xiàn)象:觀察者感到 頻率發(fā)生變化。 (3)實(shí)質(zhì):聲源頻率 不變,觀察者接收到的頻率 變化。,,,,,,,,,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,波的傳播與圖象 1.波動(dòng)圖象的信息(如圖所示) (1)直接讀取振幅A和波長,以及該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移。 (2

3、)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。,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,3.波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向的判斷方法,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,典例1(多選)(2017全國卷)如圖,一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,實(shí)線為t=0時(shí)的波形圖,虛線為t=0.5 s時(shí)的波形圖。已知該簡諧波的周期大于0.5 s。關(guān)于該簡諧波,下列說法正確的是() A.波長為2 m B.波速為6 m/s C.頻率為1.5 Hz D.t=1 s時(shí),x=1 m處的質(zhì)點(diǎn)處于波峰 E.t=2 s時(shí),x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)

4、經(jīng)過平衡位置,答案,解析,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,思維點(diǎn)撥本題知道兩個(gè)時(shí)刻的波形,可以運(yùn)用波形的平移法分析波傳播的最短距離,要理解“該簡諧波的周期大于0.5 s”表達(dá)的意義。,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,即學(xué)即練 1.(2017天津卷)手持較長軟繩端點(diǎn)O以周期T在豎直方向上做簡諧運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)繩上的其他質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)形成簡諧波沿繩水平傳播,示意如圖。繩上有另一質(zhì)點(diǎn)P,且O、P的平衡位置間距為l。t=0時(shí),O位于最高點(diǎn),P的位移恰好為零,速度方向豎直向上,下列判斷正確的是() A.該簡諧波是縱波 B.該簡諧波的最大波長為2l,答案,解析,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,

5、2.(多選)(2018全國卷,34(1))一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,在t=0和t=0.20 s時(shí)的波形分別如圖中實(shí)線和虛線所示。已知該波的周期T0.20 s。下列說法正確的是() A.波速為0.40 m/s B.波長為0.08 m C.x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.70 s時(shí)位于波谷 D.x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.12 s時(shí)位于波谷 E.若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.80 m/s,則它在該介質(zhì)中的波長為0.32 m,答案,解析,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,3.(多選)(2018山西五校四聯(lián))沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波形如圖所示,兩質(zhì)點(diǎn)M、N的橫坐標(biāo)分別

6、為x1=1.5 m和x2=2.5 m,t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸的負(fù)方向。若從t=0時(shí)刻開始,經(jīng)0.25 s質(zhì)點(diǎn)N第一次到達(dá)平衡位置,則() A.該列波沿x軸負(fù)方向傳播 B.該列波的周期為1 s C.該列波的波速為2 m/s D.1 s末,質(zhì)點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸的負(fù)方向 E.01 s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)N通過的路程等于8 cm,答案,解析,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,波的圖象與振動(dòng)圖象的關(guān)聯(lián)應(yīng)用 振動(dòng)圖象與波的圖象的比較,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,典例2(2018全國卷,34(2))一列簡諧橫波在t= s時(shí)的波形圖如圖(a)所示,P

7、、Q是介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。圖(b)是質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象。求 (1)波速及波的傳播方向; (2)質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置的x坐標(biāo)。,答案,解析,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,思維點(diǎn)撥由圖(a)讀出波長,由圖(b)讀出周期和在t= s時(shí)的振動(dòng)方向。,“一分、一看、二找”巧解波的圖象與振動(dòng)圖象綜合類問題,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,即學(xué)即練 4.(多選)(2019內(nèi)蒙古第一機(jī)械制造(集團(tuán))一中月考)一物理教師某天正在一湖邊釣魚,突然湖的周圍起了風(fēng),他發(fā)現(xiàn)湖中釣魚的浮標(biāo)上下浮動(dòng)。他根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為浮標(biāo)上下浮動(dòng)可簡化成豎直方向的簡諧運(yùn)動(dòng),他通過觀測繪制出了浮標(biāo)的振動(dòng)圖象,如圖甲所示,接著他

8、又根據(jù)湖面的波紋繪制出了水的波動(dòng)圖象,如圖乙所示。假設(shè)圖乙是一列沿x軸正方向傳播的水波在t=0.5 s時(shí)的波形圖,圖甲是圖乙中離原點(diǎn)04 m范圍內(nèi)某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象,則下列說法正確的是(),命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,A.浮標(biāo)上下振動(dòng)的周期為T=2 s B.該列波的波速為2 m/s C.該波傳播過程中遇到頻率為1 Hz的機(jī)械波時(shí)能產(chǎn)生干涉 D.圖甲是x=2 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 E.不能確定圖甲是04 m范圍內(nèi)哪個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象,答案,解析,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,5.(多選)(2018河北石家莊調(diào)研)如圖甲為一列簡諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖,圖乙為介質(zhì)中x=2 m處的質(zhì)

9、點(diǎn)P以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的振動(dòng)圖象。下列說法正確的是 () A.這列波的傳播方向是沿x軸正方向 B.這列波的傳播速度是20 m/s C.經(jīng)過0.15 s,質(zhì)點(diǎn)P沿x軸的正方向傳播了3 m D.經(jīng)過0.1 s,質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向 E.經(jīng)過0.35 s,質(zhì)點(diǎn)Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點(diǎn)P距平衡位置的距離,答案,解析,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,波的多解問題,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,典例3(2018寧夏石嘴山一模)如圖所示是一列沿x軸負(fù)方向傳播的機(jī)械波圖象,實(shí)線是t1=0時(shí)刻的波形,虛線是t2=1 s時(shí)刻的波形,求: (1)該列波的周期和波速; (2)從t1時(shí)刻

10、起質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)至波谷位置的最短時(shí)間是多少?,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,思維點(diǎn)撥(1)由圖讀出波長,根據(jù)波的傳播方向,表示出在t=t2-t1=1 s內(nèi)傳播的可能距離,利用波速、波長和周期的關(guān)系式求解出波速; (2)先判斷質(zhì)點(diǎn)在t1的振動(dòng)方向,再計(jì)算質(zhì)點(diǎn)達(dá)到波谷位置的可能時(shí)間,從而得出最短的時(shí)間。 本題關(guān)鍵要理解波的周期性,即每隔一個(gè)周期時(shí)間,波的圖象重復(fù),得到波傳播的時(shí)間與距離的通項(xiàng)公式,再根據(jù)題意求解出相應(yīng)的數(shù)值;同時(shí)還要學(xué)會已知波的傳播方向判斷出質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向。,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四

11、,即學(xué)即練 6.(2018北京卷,16)如圖所示,一列簡諧橫波向右傳播,P、Q兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置相距0.15 m。當(dāng)P運(yùn)動(dòng)到上方最大位移處時(shí),Q剛好運(yùn)動(dòng)到下方最大位移處,則這列波的波長可能是() A.0.60 m B.0.30 m C.0.20 m D.0.15 m,答案,解析,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,波的衍射、干涉和多普勒效應(yīng) 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r。,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相差不大或者小于波長。,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,

12、命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,3.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)。當(dāng)波以速度v通過觀察者時(shí),時(shí)間t內(nèi)通過的完全波的個(gè)數(shù)為N= ,因而單位時(shí)間內(nèi)通過觀察者的完全波的個(gè)數(shù),就是接收頻率。 (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。,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,典例4(多選)(2018江西模擬)如圖是水面上兩列頻率相同的波在某時(shí)刻的疊加情況,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=4 cm,S2的振幅A

13、2=3 cm,則下列說法正確的是() A.質(zhì)點(diǎn)D是振動(dòng)減弱點(diǎn) B.質(zhì)點(diǎn)A、D在該時(shí)刻的高度差為14 cm C.再過半個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)B、C是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn) D.質(zhì)點(diǎn)C的振幅為1 cm E.質(zhì)點(diǎn)C此刻以后將向下振動(dòng),答案,解析,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,即學(xué)即練 7.(2017全國卷,34(1))如圖(a),在xy平面內(nèi)有兩個(gè)沿z方向做簡諧振動(dòng)的點(diǎn)波源S1(0,4)和S2(0,-2)。兩波源的振動(dòng)圖線分別如圖(b)和圖(c)所示。兩列波的波速均為1.00 m/s。兩列波從波源傳播到點(diǎn)A(8,-2)的路程差為 m,兩列波引起的點(diǎn)B(4,1)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互(選填“加強(qiáng)”或“減弱”),點(diǎn)C(0,0.5)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互(選填“加強(qiáng)”或“減弱”)。,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,命題點(diǎn)一,命題點(diǎn)二,命題點(diǎn)三,命題點(diǎn)四,答案: 2減弱加強(qiáng),