2020版高考物理总复习 14 第2讲 机械波课件 新人教版

选考部分第十四章机械振动与机械波第2讲机械波基础·全面落实考点·深度研析素能·专项突破真题·实战演练基础·全面落实教材回扣基础自测一、机械波1．机械波的形成和传播(1)产生条件①有。②有，如空气、水、绳子等。(2)传播特点①传播振动形式、和信息。②质点不。③介质中各质点振动频率、振幅、起振方向都与波源。波源介质能量随波迁移相同2．机械波的分类分类质点振动方向和波的传播方向的关系形状举例横波凹凸相间；有绳波等纵波在同一条直线上疏密相间；有弹簧波、声波等垂直波峰、波谷疏部、密部3.波长、频率和波速(1)波长：在波动中，振动相位总是相同的两个质点间的距离，用λ表示。波长由频率和波速共同决定。①简谐横波中，相邻两个(或)之间的距离等于波长。②简谐纵波中，相邻两个(或)中心之间的距离等于波长。(2)频率：波的频率由决定，等于波源的振动频率。在任何介质中频率不变。(3)波速：波的传播速度，波速由决定，与波源无关。(4)波速公式：v＝λf＝λT或v＝ΔxΔt。相邻波峰波谷疏部密部波源介质二、波的图象1．坐标轴①x轴：各质点的连线。②y轴：沿质点振动方向，表示质点的。2．物理意义：表示介质中各质点在某一时刻相对各自的位移。3．图象形状：简谐波的图象是(或余弦)曲线，如图所示。平衡位置位移平衡位置正弦三、波的特有现象1．波的干涉和衍射波的干涉波的衍射条件两列波的频率必须明显条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多现象形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的波能够绕过障碍物或孔继续向前传播相同干涉图样2.多普勒效应(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。)1．机械波中各质点只是在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移。()2．波的图象描述了波的传播方向上各质点在任意时刻的位移。()3．机械波的波速由介质决定。()4．两列波在介质中相遇一定能发生干涉现象。()5．一切波都能产生衍射现象。()6．多普勒现象说明波源的频率发生了变化。()×√√√××1．(机械波的形成和传播)(多选)关于振动和波的关系，下列说法正确的是()A．振动是波的成因，波是振动的传播B．振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象C．波的传播速度就是质点振动的速度D．波源停止振动时，波立即停止传播解析机械波的产生条件是有波源和介质。由于介质中的质点依次带动由近及远传播而形成波，所以A、B两项正确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质中其速度大小不变；而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化，C项错误；波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播，当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而停止传播，D项错误。答案AB2．(波的图象)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4m/s。某时刻波形如图所示，下列说法正确的是()A．这列波的振幅为4cmB．这列波的周期为1sC．此时x＝4m处质点沿y轴负方向运动D．此时x＝4m处质点的加速度为零解析由图可知，振幅为2cm，A项错误；由v＝λT可知，T＝λv＝84s＝2s，B项错误；波向右传播，由波动与振动的关系可知，x＝4m处质点向y轴正方向运动，C项错误；x＝4m处质点处于平衡位置，此时加速度为零，故D项正确。答案D3．(波的特有现象)(多选)关于波的干涉、衍射等现象，下列说法正确的是()A．有的波只能发生干涉现象，有的波只能发生衍射现象B．产生干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等C．能观察到明显的衍射现象的条件是障碍物的尺寸与波长比较相差不多或比波长更小D．在干涉图样中，振动加强区域中的质点，其位移始终最大，振动减弱区域的质点，其位移始终保持最小E．当观测者靠近波源时，接收到的波的频率会大于波源的振动频率解析干涉、衍射是波共有的特性，所以A项错误；干涉应具备两波频率相同、相位差恒定的条件，B项正确；当满足d≤λ时产生明显的衍射现象，C项正确；在干涉图样中，质点的位移随时间时刻发生变化，D项错误；在多普勒效应中，观测者与波源相对靠近时，接收到的波的频率大于波源的振动频率，E项正确。答案BCE考点·深度研析核心考点分层突破考点1波的形成与传播波的图象考|点|速|通1．机械波的传播特点(1)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。(2)介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。(3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可以改变，但频率和周期都不会改变。(4)振源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以v＝λT＝λf。2．波的图象特点(1)质点振动nT(波传播nλ)时，波形不变。(2)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为nλ时(n＝1,2,3…)，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n＋1)λ2(n＝0,1,2,3…)时，它们的振动步调总相反。3．波的传播方向与质点的振动方向的判断方法内容图象上下坡法沿波的传播方向，上坡时质点向下振动，下坡时质点向上振动同侧法波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧微平移法将波形图沿传播方向进行微小平移，再由x轴上某一位置的两波形曲线上的点来判定典|例|微|探【例1】(多选)在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动，其表达式为y＝5sinπ2t(m)，它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x＝12m处，波形图象如图所示，则()A．此后再经6s该波传播到x＝24m处B．M点在此后第3s末的振动方向沿y轴正方向C．波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向D．此后M点第一次到达y＝－3m处所需时间是2s解析由题中波的图象可知，该波的波长λ＝8m，由波源简谐运动的表达式y＝5sinπ2t(m)可知，ω＝π2rad/s，周期T＝2πω＝4s，波速v＝λT＝2m/s。此后再经6s，该波再向前传播的距离s＝vt＝2×6m＝12m，即再经6s，该波传播到x＝12m＋12m＝24m处，A项正确；题中波的图象上此时M点向下振动，在此后的第3s末(即经过3T4)的振动方向沿y轴正方向，B项正确；由题图为某时刻波刚好传播到x＝12m时的波的图象可知，波源开始振动时的方向沿y轴正方向，C项错误；题图中M点振动方向向下，此后M点第一次到达y＝－3m处所需的时间小于半个周期，即小于2s，D项错误。答案AB题|组|冲|关1.(多选)如图所示，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2m、4m和6m。一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t＝0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t＝3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是()A．在t＝6s时刻波恰好传到质点d处B．在t＝5s时刻质点c恰好到达最高点C．质点b开始振动后，其振动周期为4sD．在4st6s的时间间隔内质点c向上运动E．当质点d向下运动时，质点b一定向上运动解析由题意知，3s内a振动了34个周期，得T＝4s，又v＝2m/s，故λ＝8m。t＝6s时，s＝vt＝12m，波刚好传到d处，A、C两项正确；波传到c点的时间t＝sacv＝3s，故t＝4s时c位于最低点，t＝5s时位于平衡位置，t＝6s时位于最高点，B项错误，D项正确；b与d相隔10m，即54λ，振动时相位不相反，E项错误。答案ACD2．(多选)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图所示，此时波传播到x＝10m处(图中未画出)。已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s。下列说法正确的是()A．波速为4m/sB．波的频率为1.25HzC．当波传到x＝10m处时，该处的质点向y轴正方向运动D．t＝1.2s时，x轴坐标为11m的质点恰好位于波谷E．t＝1.2s时，x轴坐标为15m的质点恰好位于波峰解析任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s，所以波的周期为0.8s，频率为1.25Hz，波速为v＝λT＝5m/s，A项错误，B项正确；波的波长为4m，x＝10m处质点与x＝2m处质点振动情况完全相同，因此沿y轴正方向运动，C项正确；t＝1.2s时，波沿x轴传播的距离为6m，因此t＝1.2s时，x轴坐标为11m的质点的运动情况与t＝0时x＝5m处质点的运动情况完全相同，位于波峰的位置，D项错误；t＝1.2s时，x轴坐标为15m的质点的运动情况与x＝9m处质点在t＝0时刻运动情况完全相同，位于波峰的位置，E项正确。答案BCE考点2波的图象和振动图象的综合应用考|点|速|通1．两种图象的比较图象类型振动图象波的图象研究对象一振动质点沿波传播方向上所有质点研究内容一质点的位移随时间变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图象图象类型振动图象波的图象物理意义表示某质点各个时刻的位移表示某时刻各质点的位移图象信息(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)各时刻质点位移(4)各时刻速度、加速度方向(1)波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度方向(4)传播方向、振动方向的互判图象类型振动图象波的图象形象比喻记录着一个人一段时间内活动的录像带记录着许多人某时刻动作、表情的集体照片图象变化随时间推移，图象延续，但已有形状不变随时间推移，图象沿传播方向平移一完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长2.“一分、一看、二找”巧解两种图象问题(1)分清振动图象与波动图象：此问题最简单，只要看清横坐标即可，横坐标是x则为波动图象，横坐标是t则为振动图象。(2)看清横、纵坐标的单位，尤其要注意单位前的数量级。(3)找准波动图象对应的时刻。(4)找准振动图象对应的质点。典|例|微|探【例2】图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为xa＝2m和xb＝6m，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确的是()A．该波沿＋x方向传播，波速为1m/sB．质点a经4s振动的路程为4mC．此时刻质点a的速度沿＋y方向D．质点a在t＝2s时速度为零解析从题图乙看出，质点b从0时刻起由平衡位置向上振动，结合题图甲可判断出波沿－x方向传播，A项错误；质点a从0时刻由平衡位置向－y方向振动，C项错误；从图乙看出，各质点的振动周期T＝8s，在t＝2s时，质点a运动到负方向最大位移处，瞬时速度为零，D项正确；经过4s，质点a运动半个周期，路程s＝2A＝1m，B项错误。答案D题|组|冲|关1．一简谐机械横波沿x轴正方向传播，波长为λ，周期为T。t＝0时刻的波形如图甲所示，a、b是波上的两个质点。图乙是波上某一质点的振动图象。下列说法正确的是()A．t＝0时质点a的速度比质点b的大B．t＝0时质点a的加速度比质点b的小C．图乙可以表示质点a的振动D．图乙可以表示质点b的振动解析由题图甲得t＝0时刻，a在波峰，速度为零，加速度最大，b在平衡位置，速度最大，加速度为零，故A项错误，B项错误；由图乙得t＝0时刻，该质点位于平衡位置，且具有向下的最大速度，可表示质点b的振动，故C项错误，D项正确。答案D2．(多选)图甲为一列简谐波在t＝0时刻的波形图，P是平衡位置在x＝1.0m处的质点，Q是平衡位置在x＝4.0m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则下列说法正确的是()A．这列波的波长是8m，周期是0.2s，振幅是10cmB．在t＝0时，质点Q向y轴正方向运动C．从t＝0到t＝0.25s，该波沿x轴负方向传播了6mD．从t＝0到t＝0.25s，质点P通过的路程为30cmE．质点Q简谐运动的表达式为y＝0.10sin10πt(m)解析由题图信息可知A项正确；由图乙可知t＝0时，质点Q向y轴正方向运动，B项正确；由于t＝0时Q沿y轴正方向振动，因此波沿x正方向传播，C项错误；从t＝0到t＝0.25s，质点P运动了54个周期，通过的路程大于30cm，D项错误；ω＝2πT＝10πrad/s，因此E项正确。答案ABE考点3波的特有现象考|点|速|通波的干涉现象中加强点和减弱点的判断方法1．图样法：波峰与波峰(