高考物理復習第十一章機械振動機械波光電磁波第二課時機械波市賽課公開課一等獎省名師獲獎課件

第2課時機械波1/52一、機械波1.機械波形成條件 (1)有發(fā)生機械振動波源。 (2)有傳輸介質，如空氣、水等。2.傳輸特點 (1)機械波傳輸只是振動______和______，質點只在各自平衡位置附近做簡諧運動，并不隨波______。 (2)介質中各質點振幅相同，振動周期和頻率都與______振動周期和頻率相同。 (3)一個周期內，質點完成一次全振動，經過旅程為______，位移為______。形式能量遷移波源4A零2/523.機械波分類(1)橫波：質點振動方向與波傳輸方向相互______波，有______(凸部)和______(凹部)。(2)縱波：質點振動方向與波傳輸方向在___________上波，有______和______。

垂直波峰波谷同一直線密部疏部3/52相同介質振動頻率λf4/52三、波特有現(xiàn)象1.波疊加

幾列波相遇時，每列波都能夠__________________繼續(xù)傳輸而不相互干擾，只是重合區(qū)域里，任一個質點總位移等于各列波分別引發(fā)位移_________。2.波干涉和衍射

波干涉波衍射條件兩列波頻率必須______顯著條件：障礙物或孔_____比波長小或相差不多現(xiàn)象形成加強區(qū)和減弱區(qū)相互隔開穩(wěn)定_________波能夠______________或孔繼續(xù)向前傳輸保持各自狀態(tài)矢量和相同尺寸干涉圖樣繞過障礙物5/523.多普勒效應(1)條件：聲源和觀察者之間有____________。(2)現(xiàn)象：觀察者感到________發(fā)生改變。(3)實質：聲源頻率________，觀察者接收到頻率________。

相對運動頻率不變改變6/52四、惠更斯原理1.內容：介質中任一波面上各點，都能夠看作發(fā)射子波_________，其后任意時刻，這些子波在波前進方向_________就是新波面。2.應用：假如知道某時刻一列波某個_________位置，還知道波速，利用惠更斯原理能夠得到下一時刻這個_________位置，從而確定波傳輸方向。

波源包絡面波面波面7/52【思索判斷】1.在水平方向傳輸波為橫波(

)2.在機械波中各質點不隨波傳輸而遷移(

)3.經過波圖象能夠找出任一質點在任意時刻位移(

)4.機械波在傳輸過程中，各質點振動周期、起振方向都相同(

)5.機械波在一個周期內傳輸距離就是振幅4倍(

)6.波速表示介質中質點振動快慢(

)7.兩列波在介質中疊加，一定產生干涉現(xiàn)象(

)8.一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象(

)9.多普勒效應說明波源頻率發(fā)生改變(

)10.發(fā)生多普勒效應時，波源發(fā)出頻率不變(

)×√√√×××√×√8/52考點一波形成和傳輸、波圖象(－/b)[關鍵點突破]1.波動圖象信息(如圖所表示)(1)直接讀取振幅A和波長λ，以及該時刻各質點位移。(2)確定某時刻各質點加速度方向，并能比較其大小。(3)結合波傳輸方向可確定各質點振動方向或由各質點振動方向確定波傳輸方向。

9/522.波傳輸方向與質點振動方向互判方法方法內容圖象“上下坡”法沿波傳輸方向，“上坡”時質點向下振動，“下坡”時質點向上振動“同側”法波形圖上某點表示傳輸方向和振動方向箭頭在圖線同側“微平移”法將波形沿傳輸方向進行微小平移，再由對應同一x坐標兩波形曲線上點來判斷振動方向10/523.振動圖象與波圖象比較

振動圖象波圖象研究對象一個質點沿波傳輸方向上全部質點圖象正(余)弦曲線正(余)弦曲線物理意義某質點在各時刻位移某時刻各質點位移11/52振動方向(看下一時刻位移)(將波沿傳輸方向平移)Δt波形隨時間推移，圖象延續(xù)，但已經有形狀不變隨時間推移，圖象沿波傳輸方向平移橫坐標表示時間表示各質點平衡位置聯(lián)絡(1)縱坐標均表示質點位移；(2)縱坐標最大值都表示振幅；(3)波在傳輸過程中，各質點都在各自平衡位置附近振動，每一個質點都有自己振動圖象12/52[典例剖析]【例1】

周期為2.0s簡諧橫波沿x軸傳輸，該波在某時刻圖象如圖所表示，此時質點P沿y軸負方向運動，則該波(

)A.沿x軸正方向傳輸，波速v＝20m/sB.沿x軸正方向傳輸，波速v＝10m/sC.沿x軸負方向傳輸，波速v＝20m/sD.沿x軸負方向傳輸，波速v＝10m/s13/52答案B14/52【例2】

一列簡諧橫波沿x軸負方向傳輸，波速v＝4m/s。已知坐標原點(x＝0)處質點振動圖象如圖所表示。在選項圖中能夠正確表示t＝0.15s時波形圖是(

)15/52解析由x＝0處質點振動圖象可知波周期T＝0.4s，由v＝4m/s，得λ＝vT＝1.6m，x＝0處質點在t＝0.15s時刻運動情況是在0～0.1m之間某一位置向平衡位置振動。所以滿足以上條件波圖象為A項。答案A16/52【方法總結】波動圖象與振動圖象綜合問題采取“一分、一看、二找”方法(1)分清振動圖象與波動圖象。此問題最簡單，只要看清橫坐標即可，橫坐標為x則為波動圖象，橫坐標為t則為振動圖象。(2)看清橫、縱坐標單位。尤其要注意單位前數(shù)量級。(3)找準波動圖象對應時刻。(4)找準振動圖象對應質點。17/52[針對訓練]1.如圖所表示，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳輸，從波傳到x＝5mM點時開始計時，已知P點相繼出現(xiàn)兩個波峰時間間隔為0.4s，下面說法中錯誤是(

)A.這列波波長是4mB.這列波傳輸速度是10m/sC.質點Q(x＝9m)經過0.5s才第一次抵達波峰D.M點以后各質點開始振動時方向都是向下

18/52答案C19/522.(多項選擇)(·湖州聯(lián)考)圖甲為一列簡諧橫波在t＝2s時波形圖，圖乙為介質中平衡位置在x＝0.5m處質點振動圖象，P是平衡位置x＝1m質點，以下說法正確是(

)A.波速為0.5m/sB.波傳輸方向向x軸負方向C.0～2s時間內，P運動旅程為8cmD.當t＝7s時，P恰好經平衡位置向＋y方向運動

20/52答案

AC21/52考點二波長、頻率和波速(－/c)22/52二、波多解問題1.造成波動問題多解主要原因 (1)周期性

①時間周期性：時間間隔Δt與周期T關系不明確。

②空間周期性：波傳輸距離Δx與波長λ關系不明確。 (2)雙向性 ①傳輸方向雙向性：波傳輸方向不確定。

②振動方向雙向性：質點振動方向不確定。2.處理波多解問題思緒

普通采取從特殊到普通思維方法，即找出一個周期內滿足條件關系Δt或Δx，若此關系為時間，則t＝nT＋Δt(n＝0，1，2，…)；若此關系為距離，則x＝nλ＋Δx(n＝0，1，2，…)。

23/52[典例剖析]【例1】

(多項選擇)沿x軸正方向傳輸簡諧橫波，在t＝0時刻波形如圖所表示。質點P位于x＝2cm處，質點Q位于x＝6cm處。已知x＝4cm處依次出現(xiàn)兩次波谷時間間隔為0.4s，則以下判斷正確是(

)A.這列波波長是8cmB.質點P和Q位移在任何時候都相同C.這列波傳輸速度是20cm/sD.x＝4cm處質點做簡諧運動表示式為y＝6sin5πt(cm)24/52答案ACD25/52【例2】

(多項選擇)一列簡諧橫波沿直線傳輸，該直線上平衡位置相距9ma、b兩質點振動圖象如圖所表示，以下描述該波圖象可能正確是(

)26/52答案AC27/52[針對訓練]1.男女生二重唱中，女高音和男中音頻率、波長和波速分別為f1、λ1、v1和f2、λ2、v2，它們之間關系是(

)A.f1＞f2，λ1＞λ2，v1＞v2B.f1＜f2，λ1＜λ2，v1＜v2C.f1＞f2，λ1＜λ2，v1＝v2D.以上說法都不正確解析因為兩聲音是同一個機械波，因而波速相同，A、B均排除；而音調高即是頻率高，即f1＞f2，再由v＝λf，v相同，f1＞f2，所以λ1＜λ2，因而C正確，D錯誤。答案C28/522.(多項選擇)如圖所表示，一列簡諧波沿一直線向左傳輸，當直線上某質點a向上運動抵達最大位移時，a點右方相距0.15mb點剛好向下運動到最大位移處，則這列波波長可能是(

)A.0.6m B.0.3m C.0.2m D.0.1mBD29/52考點三波干涉和衍射現(xiàn)象多普勒效應惠更斯原理(－/b)[關鍵點突破]一、波干涉了解1.干涉圖樣及其特點(1)干涉圖樣：如圖所表示30/52(2)特點①加強區(qū)和減弱區(qū)位置固定不變。②加強區(qū)一直加強，減弱區(qū)一直減弱(加強區(qū)與減弱區(qū)不隨時間改變)③加強區(qū)與減弱區(qū)相互間隔(3)振動加強點和減弱點①加強點：振動振幅等于兩列波振幅之和，A＝A1＋A2。②減弱點：振動振幅等于兩列波振幅之差，A＝|A1－A2|。31/522.加強點和減弱點了解32/52二、多普勒效應了解與應用1.多普勒效應特點(1)發(fā)生多普勒效應時，波源發(fā)出頻率不變，只是觀察者接收到頻率發(fā)生了改變。(2)當波源和觀察者之間距離減小時，觀察者接收到頻率升高，當波源和觀察者之間距離增大時，觀察者接收到頻率降低。

2.多普勒效應應用依據(jù)聲波多普勒效應能夠測定車輛行駛速度；依據(jù)光波多普勒效應能夠測定遙遠天體相對地球運行速度。

33/52[典例剖析]【例1】

(多項選擇)如圖所表示，為兩列波在空間相遇疊加，其中實線代表甲波向右傳輸，虛線代表乙波向左傳輸，則(

)A.A、B點是振動加強點B.A、D點是振動加強點C.B、E點是振動減弱點D.D、F點是振動減弱點

34/52解析在A、F點甲波向下振動，乙波也向下振動，故A、F點是振動加強點；同理能夠判斷出在D點甲、乙兩波都向上振動，是振動加強點；在B、E兩點兩波波峰和波谷相遇，故是振動減弱點，故選B、C。答案BC35/52【例2】

(多項選擇)以下關于多普勒效應說法正確是(

)A.只有聲波才能發(fā)生多普勒效應B.當波源與觀察者相向運動時，波源本身頻率不變C.只要聲源在運動，觀察者聽到聲音音調就會變高D.當聲源相對觀察者運動時，觀察者聽到聲音音調可能變高，也可能變低解析多普勒效應是指當波源和觀察者之間有相對運動時，觀察者接收到波頻率發(fā)生改變現(xiàn)象，波源本身頻率不會改變，B正確；聲波和觀察者之間相對遠離時觀察者接收到波頻率變低，反之變高，音調由頻率決定，故C錯誤，D正確；在電磁波傳輸中也有這一現(xiàn)象，故A錯誤。答案BD36/52【方法總結】波衍射和波干涉比較內容定義現(xiàn)象可觀察到現(xiàn)象條件相同點波衍射波能夠繞過障礙物繼續(xù)傳輸現(xiàn)象波能偏離直線而傳到直線傳輸以外空間縫、孔或障礙物尺寸跟波長相差不多或者小于波長衍射和干涉是波特有現(xiàn)象波干涉頻率相同兩列波疊加，使一些區(qū)域振動加強，一些區(qū)域振動減弱，而且加強和減弱區(qū)域相間分布現(xiàn)象振動強弱相間區(qū)域，一些區(qū)域總是加強，一些區(qū)域總是減弱兩列波頻率相同、相位差恒定37/52[針對訓練]1.如圖所表示是兩個完全相同波源在介質中形成波相疊加而發(fā)生干涉示意圖，實線表示波峰，虛線表示波谷，則以下說法正確是(

)A.A點為振動加強點，經過半個周期，這一點振動減弱B.B點為振動減弱點，經過半個周期，這一點振動加強C.C點為振動加強點，經過半個周期，這一點振動仍加強D.D點為振動減弱點，經過半個周期，這一點振動加強

38/52解析A、C連線所在區(qū)域為振動加強區(qū)域，經過任意時間，該區(qū)域依然是振動加強區(qū)域，選項A錯誤，C正確；B、D連線所在區(qū)域為振動減弱區(qū)域，經過任意時間，該區(qū)域依然是振動減弱區(qū)域，選項B、D錯誤。答案

C39/522.以下物理現(xiàn)象：①在春天里一次閃電過后，有時雷聲轟鳴不絕；②“聞其聲而不見其人”；③學生圍繞振動音叉轉一圈會聽到忽強忽弱聲音；④當正在鳴笛火車向著我們疾駛而來時，我們聽到汽笛聲音調變高。分別屬于波(

)A.反射、衍射、干涉、多普勒效應B.折射、衍射、多普勒效應、干涉C.反射、折射、干涉、多普勒效應D.衍射、折射、干涉、多普勒效應

40/52解析在春天里一次閃電過后，有時雷聲轟鳴不絕，屬于聲波反射；“聞其聲而不見其人”屬于聲波衍射；學生圍繞振動音叉轉一圈會聽到忽強忽弱聲音屬于聲波干涉；當正在鳴笛火車向著我們疾駛而來時，我們聽到汽笛聲音調變高屬于多普勒效應。正確選項是A。答案

A41/521.(·寧波模擬)平靜湖面?zhèn)鬏斨涣兴娌?橫波)，在波傳輸方向上有相距3m甲、乙兩小木塊隨波上下運動。測得兩小木塊每分鐘都上下30次。甲在波谷時，乙在波峰，且兩小木塊之間有一個波峰，這列水面波(

)A.頻率是30Hz B.波長是3mC.波速是1m/s D.周期是0.1s42/52答案C43/522.一根粗細均勻較長繩子，右側固定?，F(xiàn)使左側S點上下振動，產生一列向右傳輸機械波，某時刻第一次形成了如圖所表示波形。以下說法中正確是(

)A.該波頻率逐步增大B.該波頻率逐步減小C.此時S點向下運動D.S點起始振動方向是向下

44/52解析波速是由介質性質決定，與波長無關，故該波波速保持不變，由圖看出，該波波長逐步增大，而波速一定，由波速v＝λf知頻率逐步減小，故A錯誤，B正確；由波傳輸方向與S點振動方向關系知此時S點向上運動，故C錯誤；右端剛起振點振動方向與波源S起振方向相同，方向向上，D錯誤。答案B45/523.(多項選擇)如圖甲為一列簡諧橫