(江蘇專版)高考物理一輪復(fù)習(xí)第十三章第2節(jié)機(jī)械波課件

1、第2節(jié)機(jī)械波課前回顧基礎(chǔ)速串課堂提能考點(diǎn)全通課后演練逐點(diǎn)過關(guān)械圖像波形成Q傳播宏觀循圖憶知f有波源f有介質(zhì)機(jī)分類嚴(yán)傳播振動(dòng)形式、能量和信息傳播特點(diǎn)）!質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移關(guān)系式特有現(xiàn)象J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擔(dān)回 廣橫波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向壘縱波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上廠坐標(biāo)軸：橫坐標(biāo)表示沿波傳播方向上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置,縱 坐標(biāo)表示該時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的陛_意義：表示在波的傳播方向上，某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)離開墮空的位移干涉衍射f多普勒效應(yīng)微觀易錯(cuò)判斷在水平方向傳播的波為橫波。(X)(X)(3)通過波的圖像可以找出任一質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻的位移。(V)(4)機(jī)

2、械波在傳播過程中，各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期、起振方向都相同。(V)(X)(5)機(jī)械波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離就是振幅的4倍。波速表示介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的快慢。(X)(7)兩列波在介質(zhì)中疊加，一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。(X)(9)多普勒效應(yīng)說明波源的頻率發(fā)生變化。課堂提能考點(diǎn)全通自主悟透類突破點(diǎn)(一)機(jī)械波的傳播與圖像1. 機(jī)械波的傳播特點(diǎn)(1) 波傳到任意一點(diǎn)，該點(diǎn)的起振方向都和波源的起振方 向相同。(2) 介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動(dòng)，因此，任一質(zhì)點(diǎn)的振 動(dòng)頻率和周期都和波源的振動(dòng)頻率和周期相同。(3) 波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，由于介質(zhì)不同，波長 和波速可以改變，但頻率和周期都不會(huì)改變。(4) 振源經(jīng)過一個(gè)周期

3、T完成一次全振動(dòng)，波恰好向前傳播一個(gè)波長的距離，所以e=“。2. 波動(dòng)圖像的特點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)“T(波傳播必)(=0,1,2,3,)時(shí)，波形不變。(2)在波的傳播方向上，當(dāng)兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離為當(dāng)兩質(zhì)點(diǎn)平衡“2( = 1,2,3,)時(shí)，它們的振動(dòng)步調(diào)總相同;位置間的距離為(2 + 1)詡=0,1,2,3,)時(shí)，它們的振動(dòng)步調(diào)總相反。(3)波源質(zhì)點(diǎn)的起振方向決定了它后面的質(zhì)點(diǎn)的起振方 向，各質(zhì)點(diǎn)的起振方向與波源的起振方向相同。3.波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判方法“上下坡” 法方法解讀沿波的傳播方向，“上坡”時(shí) 質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，“下坡”時(shí)質(zhì) 點(diǎn)向上振動(dòng)圖像演示y©廠下坡廠工牧rX波形圖上某

4、點(diǎn)表示傳播方向和 振動(dòng)方向的箭頭在圖線同側(cè)“微平移” 法將波形沿傳播方向進(jìn)行微小的 平移，再由對應(yīng)同一兀坐標(biāo)的兩波形曲線上的點(diǎn)來判斷振動(dòng)方向題點(diǎn)全練1. 多選（2019睢寧棋擬）如圖所示，在衛(wèi)y平面內(nèi)有K一沿兀軸正方向傳播的簡諧橫波，波速為lm/s,振幅為4 cm,頻率為2.5 Hzo在（=0時(shí)刻，P點(diǎn)位于其平衡位置上方最大位移處，則距P點(diǎn)為0.2m的0點(diǎn)（）A.在0.1 s時(shí)的位移是4 cmB.在0.1 s時(shí)的速度最大C.在0ls時(shí)的速度向下D.在0到0"時(shí)間內(nèi)的路程是4 5解析：已知簡諧波的波速V = 1 m/s,頻率y*=25Hz,貝惆期IpT=/=0.4s,波長2=/=0.4

5、m。由題可知0點(diǎn)距離P點(diǎn)為兀 =0.2 m=, P> 0兩點(diǎn)的振動(dòng)情況總是相反，（=0時(shí)刻，P點(diǎn)位于其平衡位置上方最大位移處，則Q點(diǎn)位于其平衡位置 下方最大位移處，在01 s時(shí)P點(diǎn)經(jīng)過平衡位置向下運(yùn)動(dòng)，則 在0.1 s時(shí)，0點(diǎn)經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，位移為x=0,速度 最大,在0到0.1 s時(shí)間內(nèi)0點(diǎn)通過的路程等于一個(gè)振幅，即 路程s=4cm,故A、C錯(cuò)誤，B、D正確。答案：BD2. （2019-泰州棋擬）一列簡諧橫波沿直線傳竹加0.2123456/789 懇播。以波源O在平衡位置開始振動(dòng)為計(jì)時(shí) 0 零點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)4的振動(dòng)圖像如圖所示。已知-0.2O與A的平衡位置相距1.2 mo以下判斷正確的

6、是（）A. 波長為1.2 mB. 波源起振方向沿y軸正方向C. 波速大小為0.3 m/sD. 質(zhì)點(diǎn)A的動(dòng)能在（=4 s時(shí)最大解析：由題給圖像可知，A質(zhì)點(diǎn)比波源晚振動(dòng)3 s,其周期T=4s,所以波速e=；=寸m/s=04 rrVs,又根據(jù)波速公式得：2=eT=04X4m=1.6m,故A、C錯(cuò)誤；根據(jù)波傳播的特點(diǎn)，各質(zhì)點(diǎn)的起振的方向和波源的起振方向相同，由振動(dòng)圖像可知，A質(zhì)點(diǎn)的起振方向沿y軸正方向，故該波源的起 振方向沿丿軸正方向，B正確；根據(jù)圖像，在f=4s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A正處于正的最大位移處，其動(dòng)能為零，D錯(cuò)誤。答案=B3. （2019宿遷質(zhì)檢）某同學(xué)手拿繩子一端開始做上下振動(dòng)，1.5 s后 形成的

7、波形如圖所示。已知相鄰編號的質(zhì)點(diǎn)間水平距離為6 cm 及此時(shí)1到10號質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向。此同學(xué)開始振動(dòng)的方向和這列繩波的傳播速度分別為A. 豎直向上，0.36 m/sC.豎直向上，04m/sB.豎直向下，0.4 m/sD.豎直向下，036m/sx 0.54t 1.5解析：由波形圖可知，10號點(diǎn)剛開始振動(dòng)，且正豎直向下運(yùn)動(dòng)，根據(jù)每一點(diǎn)的振動(dòng)都重復(fù)了波源的振動(dòng)，說明此同學(xué)開始振動(dòng)的方向是豎直向下；1.5S波傳播了 54 cm,所以波速em/s=0.36 m/s,故 A、B、C 錯(cuò)誤，D 正確。答案=D突破點(diǎn)(二)振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像的綜合應(yīng)用兩種圖像的比較師生共研類圖像類型振動(dòng)圖像研究內(nèi)容某一質(zhì)點(diǎn)的位

8、移隨時(shí)間變化規(guī)律波的圖像某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律物理意義圖像信息圖像變化表示某質(zhì)點(diǎn)各個(gè)時(shí)刻的位移質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期質(zhì)點(diǎn)振幅(3)各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位移各時(shí)刻速度、加速度方向隨時(shí)間推移，圖像延續(xù)，但已有形狀不變表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移(1) 波長、振幅(2) 任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的位移(3) 任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻加速度方 向(4) 傳播方向、振動(dòng)方向的互判隨時(shí)間推移，圖像沿傳播方向平典例多選圖甲為一列簡諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖,a、萬兩質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為xa=2m和xb=6mf圖乙為質(zhì)點(diǎn)方從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖像，下列說法正確的是（）A. 該波沿工軸負(fù)方向傳播，波速為B. 質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)4s振動(dòng)的路程為4mC. 此

9、時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的速度沿+丿方向D. 質(zhì)點(diǎn)a在f=2s時(shí)速度為零解析由題圖甲可知波長i=8m,由題圖乙可知周期卩) Q=8 s,所以波速為m/s=1 m/s,根據(jù)方質(zhì)點(diǎn)該時(shí)刻的振動(dòng)方向沿丿軸正方向，由微平移法可知波向一兀軸方向傳播， 故A正確；質(zhì)點(diǎn)a振動(dòng)4 s,經(jīng)過了半個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)a運(yùn)動(dòng)的路 程為振幅的2倍，即為Im,故B錯(cuò)誤；此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)方的振動(dòng) 方向是沿y軸正方向，方間相隔半個(gè)波長，振動(dòng)步調(diào)完全相 反，所以此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的速度沿一丿方向，故C錯(cuò)誤；在/=2s 時(shí)，質(zhì)點(diǎn)在正的最大位移處，則質(zhì)點(diǎn)a在負(fù)的最大位移處,此時(shí)a的速度為零, 故D正確。答案AD方法規(guī)律1.巧解像問題求解波動(dòng)圖像與振動(dòng)圖像綜合類問

10、題可采用“一分、一 看、二找”的方法：(1) 分清振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像。此步驟最簡單，只要看清 橫坐標(biāo)即可，橫坐標(biāo)為兀則為波動(dòng)圖像，橫坐標(biāo)為r則為振 動(dòng)圖像。(2) 看清橫、縱坐標(biāo)的單位。尤其要注意單位前的數(shù)量級。(3) 找準(zhǔn)波動(dòng)圖像對應(yīng)的時(shí)刻。(4) 找準(zhǔn)振動(dòng)圖像對應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)。2.圖像問題的易錯(cuò)點(diǎn)(1) 不理解振動(dòng)圖像與波的圖像的區(qū)別。(2) 誤將振動(dòng)圖像看作波的圖像或?qū)⒉ǖ膱D像看作振動(dòng)圖像o(3) 不知道波傳播過程中任意質(zhì)點(diǎn)的起振方向就是波源的 起振方向。(4) 不會(huì)區(qū)分波的傳播位移和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移。(5) 誤認(rèn)為質(zhì)點(diǎn)隨波遷移。集訓(xùn)沖關(guān)1.圖甲為一列簡諧橫波在Q0.10 s時(shí)刻的波形圖，P是平

11、衡位置 為x=l m處的質(zhì)點(diǎn)，0是平衡位置為x=4 m處的質(zhì)點(diǎn)，圖乙 為質(zhì)點(diǎn)0的振動(dòng)圖像。下列說法正確的是（）A. £=0.15 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)0的加速度達(dá)到負(fù)向最大B. 從f=0.10s到/=0.25s, Q質(zhì)點(diǎn)沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)了6mC. （=0.15 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向D. 從=0.10 s到t=0.25s,質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為30 cm 廠解析：由乙圖中Q點(diǎn)的振動(dòng)圖像可知Q0.15 s時(shí)Q點(diǎn)在負(fù)的最 大位移處，所以此時(shí)具有正向最大加速度，故A錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)0 在平衡位置上下振動(dòng)，并不隨波移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；由題圖乙可 知周期T=0.20 s, r=0.15 s時(shí)，Q點(diǎn)處于波谷

12、，在波動(dòng)圖像看 出x=2 m處質(zhì)點(diǎn)此時(shí)通過平衡位置向下，則質(zhì)點(diǎn)P正沿丿軸負(fù) 方向運(yùn)動(dòng)，故C正確；從t=0.10 s到f=0.25s,經(jīng)過時(shí)間為At 3=0.15 s=扌八位于最大位移處和平衡位置處的質(zhì)點(diǎn)通過的路程答案:C故D錯(cuò)誤。甲乙是5=3A=30 cm, P點(diǎn)通過的路程不是30 cm,2.(2019天一中學(xué)模擬)如圖所示，甲為某一列簡諧波在t=t.時(shí)刻 的圖像，乙是這列波上F點(diǎn)從這一時(shí)刻起的振動(dòng)圖像，試討論:乙(1) 波的傳播方向和傳播速度;求023 S內(nèi)P質(zhì)點(diǎn)通過的路程。解析：(1)根據(jù)振動(dòng)圖像可知判斷P點(diǎn)在t=t0時(shí)刻在平衡位置且向負(fù)的最大位移處運(yùn)動(dòng)，則波沿兀軸正方向傳播,期卩=0.4

13、 s,由甲圖可知，波長2=2m,由乙圖可知,3(2) 由于 T=0.4 s,則 t=2.3 s=5T,2323則路程 x=4AXp=4X0.1X- m=2.3m。答案：沿兀軸正方向傳播5.0 m/s (2)2.3 m3. (2019鹽城期末)甲圖是擺長為1 m的單擺在地球上某地振動(dòng)的 ?！皥D像。單擺振動(dòng)在空氣中傳播產(chǎn)生機(jī)械波，f=2.5 s時(shí)波動(dòng)的才兀圖像如圖乙所示，波源在坐標(biāo)原點(diǎn)處。求:ny/cm乙(1)這列波的波速;當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭(結(jié)果保留三位有效數(shù)字);(3)單擺起振后，t=2.5 s時(shí)x=2cm處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移。解析：從振動(dòng)圖像和波動(dòng)圖像可以看出:T=2 s, 2=4 cm=0.0

14、4 m,2 0.04t=tm/s= 0.02 m/so(2)由單擺的周期公式T=2nL由t=2.5 s時(shí)的波動(dòng)圖像可知,x=2 cm處質(zhì)點(diǎn)處在波谷位 置，運(yùn)動(dòng)的位移為X = 4.0 cm,方向沿y軸負(fù)方向。答案：(1)0.02 m/s 9.86 m/s2位移x=4.0 cm,方向沿y軸負(fù)方向突破點(diǎn)（三）波的多解問題矚富磴1. 造成波動(dòng)問題多解的主要因素E3（1）周期性： 時(shí)間周期性：時(shí)間間隔心與周期T的關(guān)系不明確。 空間周期性：波傳播距離Ax與波長2的關(guān)系不明確。雙向性： 傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定。 振動(dòng)方向雙向性：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定。如：a.質(zhì)點(diǎn)達(dá)到最大位移處，則有正向和負(fù)向最大位

15、移 兩種可能。b. 質(zhì)點(diǎn)由平衡位置開始振動(dòng)，則起振方向有向上、向下 （或向左、向右）兩種可能。c. 只告訴波速不指明波的傳播方向，應(yīng)考慮沿兩個(gè)方向 傳播的可能，即沿兀軸正方向或沿兀軸負(fù)方向傳播。d. 只給出兩時(shí)刻的波形，則有兩時(shí)刻間相同波形重復(fù)出現(xiàn)的可能。,(3) 波形的隱含性：在波動(dòng)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，形成波動(dòng)問題的多解性。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)滿足條件的關(guān)系A(chǔ)/或Ax,若此關(guān)系為時(shí)間，則t=nTt(n=0, 1,2,)；若此關(guān)系為距離，則x=wi+Ax(

16、n = 0,l, 2,)。典例多選一列簡諧橫波沿X軸的|y/cm正方向傳播，振幅為2 cm,期為八如圖2所示，在（=0時(shí)刻波上相距50 cm的兩質(zhì)點(diǎn)o2070 久/cma、方的位移都是 書cm,但運(yùn)動(dòng)方向相反，其中質(zhì)點(diǎn)a沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）A. 該列簡諧橫波波長可能為37.5 cmB. 質(zhì)點(diǎn)a、的速度在某一時(shí)刻可能相同C. 當(dāng)質(zhì)點(diǎn)方的位移為+2 cm時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a的位移為負(fù)D. 在/=時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)方的速度最大*-2070 兀/cm解析根據(jù)a"兩點(diǎn)的位置關(guān)系 fy/cm 以及振動(dòng)方向可知，a、b平衡位置滿足£732o2+g=50cm,其中兀=0，1，2，37.5c

17、m不滿足波長表達(dá)式，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)a、b的速度在 某一時(shí)刻可能相同，選項(xiàng)B正確；當(dāng)質(zhì)點(diǎn)的位移為+2 cm 時(shí)，即此時(shí)b點(diǎn)在波峰位置，質(zhì)點(diǎn)a的位移為正，選項(xiàng)C錯(cuò) 誤；在（=彳時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)b回到平衡位置，速度最大，選項(xiàng)D正確。答案BD方法規(guī)律波的多解問題的一般解題步驟(1) 根據(jù)初末兩時(shí)刻的波形圖確定傳播距離與波長的關(guān)系通式。(2) 根據(jù)題設(shè)條件判斷是唯一解還是多解。At*2(3) 根據(jù)波速公式或P='f求波速。集訓(xùn)沖關(guān)兩質(zhì)點(diǎn)，波先傳到P,當(dāng)波傳到0開始計(jì)時(shí),0兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖所示。貝!)(A. 質(zhì)點(diǎn)0開始振動(dòng)的方向沿y軸正方向B. 該波從P傳到0的時(shí)間可能為7 sC. 該波的傳播速

18、度可能為2 m/sD. 該波的波長可能為6 m解析：根據(jù)振動(dòng)圖像可知，質(zhì)點(diǎn)0開始振動(dòng)的 方向沿y軸正方向，周期T=6 s,而且由振動(dòng) 圖像可知波由P傳到Q所用的時(shí)間t=(nT+4)s,即由F傳到0所用的時(shí)間可能為4 s, 10 s, 16 s, 波速心孚=為m/s,即可能的波速為2.5 m/s, 1 m/s, 0.625 m/s,，波長2=辺=伍豊d rn/s,6十4答案：AD即可能的波長為15 m, 6 m, 3.75 m,。 綜上所述，選項(xiàng)A、D正確，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤。2.一列簡諧橫波沿X軸正方向傳播,在兀1=0和X2=3m處的兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖線分別如圖甲、乙所示。已知波長大于3 H1,則 此

19、列波的傳播速度是/ 、A. 6 m/sD. 1.5 m/sC. 2 m/s解析：由題圖可知，（=0時(shí)刻，兀1=0處質(zhì)點(diǎn)位于波峰，x2=3 m處質(zhì)點(diǎn)通過平衡位置向下，得：x2xj0,1,2,)12,得到波長為2=帝,根據(jù)波的波長大于3 m,只能取0,得到波長為2=y m=4 m,由題圖讀出周期F=2s,則波速為:答案：C突破點(diǎn)(四)波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng)自主悟透類波的干涉現(xiàn)象中加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的兩種判斷方法(1)公式法: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A(yù)r。當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)一致時(shí) 若=0,1,2,)，則振動(dòng)加強(qiáng)；若 Ar=(2n + l)|(n = 0,1,2,)，

20、則振動(dòng)減弱。當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)相反時(shí) 若 Ar=(2+ 1)( =0,1,2,)，則振動(dòng)加強(qiáng);若Ar=/i2(“=0,l,2,),則振動(dòng)減弱。(2)圖像法:在某時(shí)刻波的干涉的波形圖上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點(diǎn)，一定是加強(qiáng)點(diǎn)，而波峰與波谷的交點(diǎn)一定是減弱點(diǎn), 加強(qiáng)點(diǎn)或減弱點(diǎn)各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線, 形成加強(qiáng)線和減弱線，兩種線互相間隔，加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)之間各 質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)的振幅之間O2.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。題點(diǎn)全練1 多