《2018高考物理一轮复习 1.2机械波课件 沪科版选修3-4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018高考物理一轮复习 1.2机械波课件 沪科版选修3-4（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 2 讲 机 械 波,知识点1 机械波、横波和纵波 【思维激活1】(2012浙江高考)用手握住较长软绳的一端连续上下抖动,形成一列简谐横波。某一时刻的波形如图所示, 绳上a、b两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是( ) A.a、b两点之间的距离为半个波长 B.a、b两点振动开始时刻相差半个周期 C.b点完成全振动次数比a点多一次 D.b点完成全振动次数比a点少一次,【解析】选D。在横波中,相邻两个波峰之间的距离为一个波长,选项A错误;相差一个波长的两质点的起振时刻刚好相差一个周期,选项B错误;前一质点总是带着后一质点振动,所以b点完成全振动的次数比a点少一次,选项D正确、C错误。,【知识梳
2、理】 1.机械波的形成和传播： (1)产生条件。 有_。 有_,如空气、水、绳子等。 (2)传播特点。 传播_、能量和信息。 质点不_。 介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源_。,波源,介质,振动形式,随波迁移,相同,2.机械波的分类：,垂直,波峰,波谷,在同一条直线上,密部,疏部,知识点2 横波的图像 【思维激活2】简谐横波某时刻的波形如图所示,P为介质中的一个质点。以下说法正确的是( ),A.若波沿x轴正方向传播,则P质点此时刻速度沿x轴正方向 B.若波沿x轴正方向传播,则P质点此时刻加速度沿y轴正方向 C.再过个 周期时,质点P的位移为负值 D.经过一个周期,质点P通过的路程为
3、4A 【解析】选D。横波中，质点振动方向与波的传播方向应垂 直，故A错；质点加速度的方向一定指向平衡位置，故B错； 由于不知道波的传播方向，则无法判断 个周期后质点P的 位置，故C错。只有选项D正确。,【知识梳理】 1.坐标轴：横轴表示各质点的_,纵轴表示该时刻各质 点的_。 2.物理意义：表示在波的传播方向上,某时刻各质点离开_ _的位移。 3.图像应用： (1)直接读取_和_,以及该时刻各质点的位移。 (2)确定某时刻各质点加速度和速度的_,并能比较大小。 (3)结合波的传播方向可确定各质点的_或由各质点的 振动方向确定波的_。,平衡位置,位移,平衡,位置,振幅A,波长,方向,振动方向,传
4、播方向,知识点3 波速、波长和频率(周期)的关系 【思维激活3】(多选)(2011海南高考)一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。介质中x=2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10sin(5t)cm。关于这列简谐波,下列说法正确的是( ),A.周期为4.0s B.振幅为20cm C.传播方向沿x轴正向 D.传播速度为10m/s 【解析】选C、D。由图像可知振幅A=10 cm，=4 m，故B错 误； 故A错误； =10 m/s，故D正确； 由P点做简谐运动的表达式可知，P点开始向上振动，所以机 械波沿x轴正向传播，故C正确。,【知识梳理】 1.波长：在波动中，振动相位总是_的两个相
5、邻质点间 的距离。 2.波速v：波在介质中的传播速度，机械波的波速仅由_本 身的性质决定。波速的计算方法为 或 3.频率f：由波源决定，等于_的振动频率。 4.波长、波速和频率(周期)的关系： (1)v=_; (2)v= 。,相同,介质,波源,f,知识点4 波的干涉和衍射现象、多普勒效应 【思维激活4】利用发波水槽得到的水面波形如图甲、乙所示,则( ),A.图甲、乙均显示了波的干涉现象 B.图甲、乙均显示了波的衍射现象 C.图甲显示了波的干涉现象,图乙显示了波的衍射现象 D.图甲显示了波的衍射现象,图乙显示了波的干涉现象 【解析】选D。波绕过障碍物的现象叫作波的衍射现象，波的干涉现象是波的叠加
6、产生的，干涉图样的特点是振动加强区与减弱区有规律分布，因此图甲显示了波的衍射现象，图乙显示了波的干涉现象，故D正确。,【知识梳理】 1.波的干涉和衍射：,相同,尺寸,干涉,图样,绕过障碍物,2.多普勒效应： (1)定义：当波源与观察者互相靠近或者互相远离时,观察者接 收到的_会发生变化。 (2)规律。 波源与观察者如果相互靠近,观察者接收到的_; 波源与观察者如果相互远离,观察者接收到的_; 波源和观察者如果相对静止,观察者接收到的频率_波源 的频率。 (3)实质：声源频率_,观察者接收到的频率_。,波的频率,频率增大,频率减小,等于,不变,变化,【微点拨】 1.机械波的频率的两点注意： (1
7、)机械波的频率由波源决定,与传播的介质无关。 (2)机械波从一种介质进入另一种介质,波的频率不会改变。波速、波长都改变。 2.波的干涉的两点提醒： (1)干涉时,振动加强区域或振动减弱区域的空间位置是不变的,并非随时间变化。 (2)干涉时,加强的点只是振幅大了,并非任一时刻的位移都大;减弱的点只是振幅小了,也并非任一时刻的位移都最小。,3.波的衍射的三点注意： (1)并非只有缝、孔或障碍物很小时才会发生明显的衍射现象,明显衍射的条件是缝、孔或障碍物与波长相比很小,而不是要求缝、孔或障碍物一定要小。 (2)任何波都能发生衍射现象,衍射不需要条件。 (3)发生明显的衍射现象需要一定的条件。,考点1
8、 波的图像与波速公式 1.波的图像描述的是在波的传播方向上，介质中的各个质点在 某一时刻相对各自平衡位置的位移。 2.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，所以有 3.质点振动nT(波传播n)时，波形不变。,深化 理解,4.在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为n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 (n=0，1，2，3)时，它们的振动步调 总相反。 5.波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向，各 质点的起振方向与波源的起振方向相同。,【题组通关方案】 【典题1】(2013北京高考)一列沿 x轴正方向传播的简谐机械
9、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4cm B.这列波的周期为1s C.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0,【典题解析】选D。由图像可知波的振幅为2 cm，波长为8 m, 故A错误;根据 可得该波的周期为 2 s，故B错误；根据波 的形状和波的传播方向的关系或“同侧法”可知x=4 m处的质 点沿y轴正方向运动，C错误；由于x=4 m处的质点的位移为零， 说明回复力为零，即加速度为零，D正确。,【典题2】(2014宝鸡模拟)如图所示是一 列简谐横波在某时刻的波形图,若此时质点 P正处于加速运动过程中,则此时(
10、 ) A.质点Q和质点N均处于加速运动过程中 B.质点Q和质点N均处于减速运动过程中 C.质点Q处于加速运动过程中,质点N处于减速运动过程中 D.质点Q处于减速运动过程中,质点N处于加速运动过程中,【典题解析】选D。质点P正在加速,表明P正向平衡位置运动,即向y负方向运动,由此可知该波向-x方向传播,Q、N均向y轴正方向运动,Q远离平衡位置,正在减速,N向平衡位置运动,正在加速,故D项正确。,【加固训练】 1.(2012安徽高考)一列简谐波沿x轴正方向传播,在t=0时波形如图所示,已知波速为10m/s。则t=0.1s时正确的波形应是图中的( ),【解析】选C。由t=0时刻的波形图可知该列波的波
11、长为4.0 m， 所以波的传播周期为 =0.4 s，所以 由于波 沿x轴正方向传播，所以从t=0时刻的波形沿x轴正方向移动四 分之一个波长，故C正确。,2.(多选)(2012天津高考)沿x轴正向传播的 一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示,M为 介质中的一个质点,该波的传播速度为40m/s, 则t= s时( ) A.质点M对平衡位置的位移一定为负值 B.质点M的速度方向与对平衡位置的位移方向相同 C.质点M的加速度方向与速度方向一定相同 D.质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反,【解析】选C、D。由t=0时刻的波形图可知，波长为4 m，所以该波的传播周期为T= =0.1 s。因为波沿
12、x轴正向传播，所以当t= s= T时，质点M位于x轴上方，且速度方向沿y轴的负方向，故选项A、B错误；此时质点加速度的方向与位移方向相反，与速度方向相同，选项C、D正确。,【学科素养升华】 判断波的传播方向与质点的振动方向的三种常见方法 (1)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,如图甲所示。 (2)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,如图乙所示。,(3)微平移法：将波形图沿传播方向平移x(x ),再由x 轴上某一位置的两波形曲线上的点来判定,如图丙所示。,考点2 振动图像与波动图像的综合应用 振动图像与波动图像的比较：,对比 分析,【题组通
13、关方案】 【典题3】(2013四川高考)图甲是一列简谐横波在t=1.25s时的波形图,已知c位置的质点比a位置的晚0.5s起振,则图乙所示振动图像对应的质点可能位于( ) A.axb B.bxc C.cxd D.dxe,【典题解析】选D。根据题意有 =0.5 s，则周期T=1 s，在 t=1.25 s= 题中图乙所示振动图像对应的质点向下振动， 并且在x轴的上方。位于axb的质点向上振动，在x轴的上方； 位于bxc的质点向上振动，在x轴的下方；位于cxd的质点 向下振动，在x轴的下方；位于dxe的质点向下振动，在x轴 的上方，故选项D正确，选项A、B、C错误。,【典题4】(2012新课标全国卷
14、)一简谐横波沿x轴正向传播,t=0时刻的波形如图甲所示,x=0.30m处的质点的振动图线如图乙所示,该质点在t=0时刻的运动方向沿y轴 (选填“正向”或“负向”)。已知该波的波长大于0.30m,则该波的波长为 m。,【典题解析】由振动图像可判断，该质点在t=0时刻的运动方 向沿y轴正方向。根据振动方程y=Asint，即 = 所以 再由t=0时刻的波形图甲及波的 传播方向和该波的波长大于0.30 m 等条件即可得出， 对应t时间内波传播的距离满足0.30 m= ,所以= 0.8 m。 答案：正向 0.8,【加固训练】 1.(2012福建高考)一列简谐横波沿x轴传播,t=0时刻的波形如图甲所示,此
15、时质点P正沿y轴负方向运动,其振动图像如图乙所示,则该波的传播方向和波速分别是( ) A.沿x轴负方向,60m/s B.沿x轴正方向,60m/s C.沿x轴负方向,30m/s D.沿x轴正方向,30m/s,【解析】选A。由题图甲知此时质点P向下振动，据同侧法可知 该波沿x轴负方向传播，B、D错。由题图甲知波长=24 m，由 题图乙知周期T=0.4 s，因此波速 =60 m/s，A对、C错。,2.(多选)(2014甘肃省名校质检)如图甲所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,P是离原点x1=2m的一个介质质点,Q是离原点x2=4m的一个介质质点,此时离原点x3=6m的介质质点刚刚要开始振动。图乙是该简谐波传播方向上的某一质点的振动图像(计时起点相同)。由此可知( ),A.这列波的波长=4m B.这列波的周期T=3s C.这列波的传播速度v=2m/s D.这列波的波源起振方向为向上 E.乙图可能是图甲中质点Q的振动图像,【解析】选A、C、E。由图像可知波长=4 m，周期T=2 s，传 播速度 =2 m/s，选项A、C正确，B错误。由波动图像可知 质点起振方向向下，结合波动图像与振动图像的关系可知Q质 点振动方向向上，形式与振动图像完全一致，选项D错误，E 正确。,【学科素养升华】 “一分、一看、二找”巧解波
