高考总复习物理随堂课件与课后习题第七章机械振动和机械波第2节机械波.pptx

《高考总复习物理随堂课件与课后习题第七章机械振动和机械波第2节机械波.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考总复习物理随堂课件与课后习题第七章机械振动和机械波第2节机械波.pptx（62页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、高高 考考 总总 复复 习习 优优 化化 设设 计计GAO KAO ZONG FU XI YOU HUA SHE JIGAO KAO ZONG FU XI YOU HUA SHE JI第第2 2节机械波节机械波第七章第七章2023内容索引0102强基础强基础 增分策略增分策略增素能增素能 精准突破精准突破强基础强基础 增分策略增分策略一、机械波一、机械波1.机械波的形成条件(1)有发生机械振动的波源。(2)有传播介质,如空气、水等。2.传播特点(1)机械波传播的只是振动的和,质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动,并不随波。(2)介质中各质点的振幅相同,振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同

2、。波的传播方向上各质点起振的方向与波源的起振方向相同(3)一个周期内,质点完成一次全振动,通过的路程为4A,位移为。个周期内,振动质点通过的路程不一定为A形式能量迁移零3.机械波的分类(1)横波:质点的振动方向与波的传播方向相互的波,有(凸部)和(凹部)。(2)纵波:质点的振动方向与波的传播方向在上的波,有部和部。垂直波峰波谷同一直线密疏4.波速、波长和频率的关系(1)波长在波动中,振动相位总是的两个相邻质点间的距离。(2)波速v波在介质中的传播速度,由本身的性质决定。(3)频率f由波源决定,等于波源的。(4)波长、波速和频率的关系v=f;v=。相同介质振动频率5.横波的图像(1)坐标轴:横轴

3、表示各质点的,纵轴表示该时刻各质点的。(2)意义:表示在波的传播方向上,某时刻各质点离开的位移。(3)图像平衡位置位移平衡位置易错辨析(1)在机械波的传播中,各质点随波的传播而迁移。()(2)机械波的频率等于振源的振动频率。()(3)机械波的传播速度与振源的振动速度相等。()(4)机械波在介质中传播的速度由介质本身决定。()(5)质点振动的方向总是垂直于波传播的方向。()(6)在一个周期内,沿着波的传播方向,振动在介质中传播一个波长的距离。()应用提升1.某波源S发出一列简谐横波,波源S的振动图像如图所示。在波的传播方向上有A、B两点,它们到S的距离分别为45m和55m。测得A、B两点开始振动

4、的时间间隔为1.0s。(1)求这列波的波长。(2)当B点离开平衡位置的位移为+6cm时,求A点离开平衡位置的位移。答案(1)20(2)-6解析(1)由振动图像可知,T=2s,A、B两点开始振动的时间间隔为1.0s,所以AB间的距离为半个波长,所以=2(55-45)m=20m。(2)AB两个点之间始终相差半个周期,所以当B点离开平衡位置的位移为+6cm时,A点离开平衡位置的位移是-6cm。2.(人教版教材选择性必修第一册P78习题改编)图中的a是一列正弦波在某时刻的波形,如果波向右传播,b是0.2s后第一次形成的波形。试求这列波的传播速度。答案5m/s解析根据波形可知该波的波长为4m,5m处的质

5、点向上振动,经过0.2s振动了四分之一周期第一次到达最高点,故波的周期为0.8s,由v=5m/s。3.(人教版教材选择性必修第一册P78习题改编)x轴上的波源S1、S2分别位于x1=0和x2=1.4m处,t=0时刻两波源同时开始振动,产生的两列简谐横波沿S1、S2连线相向传播,t1=1s时两列波的图像如图所示。质点M的平衡位置位于x3=0.7m处,求:(1)两列波传播速度的大小;(2)从开始振动到t2=2.5s时质点M运动的路程。答案(1)均为0.4m/s(2)s=36cm解析(1)由图像可知,两列波的波长=0.4m1s内传播了一个波长,波的周期T=1s在同一种介质中两列波的传播速度相同,由解

6、得v=0.4m/s。(2)设再经时间t1,两列波传播至M点,则0.3m=vt1到t2=2.5s,M点振动时间t2=t2-t1-t1代入数据解得t2=0.75s=TM点为振动加强点,其振幅A=A1+A2=12cm根据简谐运动的周期性,从开始振动到t2=2.5s质点M运动的路程s=3A=36cm。二、波的干涉和衍射现象二、波的干涉和衍射现象多普勒效应多普勒效应1.波的干涉和衍射项目波的干涉波的衍射条件两列波的频率必须衍射无条件,明显衍射有条件明显条件:障碍物或孔的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或孔继续向前传播相同尺寸干涉图样绕过障碍物2.多普勒效应(1)条件:声源和

7、观察者之间有。(2)现象:观察者感到发生变化。(3)实质:声源频率,观察者接收到的频率。易错辨析(7)火车鸣笛减速向我们驶来时,我们听到的笛声频率将比声源发声的频率低。()相对运动频率不变变化应用提升4.(人教版教材选择性必修第一册P73习题改编)如图所示,在同一均匀介质中有S1和S2两个波源,这两个波源的频率、振动方向均相同,且振动的步调完全一致,S1与S2之间相距为4m,若S1、S2振动频率均为5Hz,两列波的波速均为10m/s,B点为S1和S2连线的中点,今以B点为圆心,以BS1的长度为半径画圆。(1)该波的波长为多少?(2)在S1、S2连线上振动加强的点有几个,它们距S1的距离为多少?

8、(3)在该圆周上(S1和S2两波源除外)共有几个振动加强的点?答案(1)2m(2)3个1m,2m,3m(3)6个(3)A、B、C三点为振动加强的点,过A、B、C三点作三条加强线(表示三个加强区域)交于圆周上A1、A2、B1、B2、C1、C2共6个点,显然这6个点也为加强点,故圆周上共有6个加强点。增素能增素能 精准突破精准突破考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四考点一考点一波的波的传播与播与图像像自主探究自主探究1.波的图像信息(1)直接读取振幅A和波长,以及该时刻各质点的位移。(2)确定某时刻各质点加速度的方向,并能比较其大小。(3)结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质

9、点的振动方向确定波的传播方向。2.波速与波长、周期、频率的关系v=f。考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四3.波的传播方向与质点的振动方向的判断方法考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四【对点演练】【对点演练】1.(2021山东高三二模)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,A、B、C三个质点的平衡位置分别为xA=1.5m、xB=2m、xC=3m,t=1.8s时质点A恰好第二次到达波峰,下列说法正确的是()A.波传播的速度大小为5m/sB.t=0.2s时质点B处在波谷位置C.质点C在t=0.3s时沿y轴正方向

10、运动D.质点B的振动表达式为y=5sin(2.5t)cm考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四答案C考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四2.(2021天津卷)一列沿x轴正方向传播的简谐横波,传播速度v=10m/s,t=0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动,则t=0.6s时的波形为()考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四答案B解析由图中可以看出该波的波长为=4m,根据,可知该列波的周期为T=0.4s,又因为t=0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动,当t=0.6s时经历了1.5T,所以此时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴负方向运动,结合图

11、像可知B选项正确。考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四3.B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波,遇到人体组织会产生不同程度的反射,探头接收到的超声波信号形成B超图像。下图为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像,t=0时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为1107Hz,下列说法不正确的是()A.1.2510-7s内质点M运动的路程为2mmB.质点M开始振动的方向沿y轴正方向C.此超声波的传播速度为1.4103m/sD.t=1.510-7s时质点N恰好处于波谷考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四答案B解析由题可知,1.2510-7s内质点M运动的路程为s=t

12、f4A=1.2510-710740.4mm=2mm,A正确,不符合题意;根据传播方向可知,质点M开始振动的方向沿y轴负方向,B错误,符合题意;此超声波的传播速度为v=f=1410-5107m/s=1.4103m/s,C正确,不符合题意;质点N第一次到达波谷的时间为=1.510-7s,D正确,不符合题意。考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四考点二考点二波的波的图像与振像与振动图像的关像的关联应用用师生共研生共研波的图像和振动图像的比较比较内容 振动图像波的图像研究对象 振动质点沿波传播方向上的所有质点图像意义 质点的位移随时间变化的规律 某时刻所有质点相对平衡位置的位移图像特点考点一

13、考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四比较内容振动图像波的图像图像信息(1)振动周期、振幅(2)各时刻质点的位移,速度、加速度的方向(1)波长、振幅(2)任意一质点此刻的位移(3)任意一质点在此时刻加速度的方向图像变化随时间推移图像延续,但原有形状不变随时间推移,图像沿传播方向平移一完整曲线对应横坐标一个周期一个波长考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四【典例突破】【典例突破】典例1.(2018全国卷)一列简谐横波在t=s时的波形如图甲所示,P、Q是介质中的两个质点。图乙是质点Q的振动图像。求:(1)波速及波的传播方向;(2)质点Q的平衡位置的x坐标。思维点拨(1)由波形和振动图

14、像可确定波长和周期,从而求波速;根据振动方向确定传播方向。(2)根据波形,求O点的初相位,写出各自的振动方程,比较相位差。考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四答案(1)0.18m/s沿x轴负方向(2)x=9cm考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四考题点睛考点考向 点睛波的图像与振动图像的关联应用方法:由波形和振动图像可确定波长和周期,从而求波速;根据振动方向确定传播方向;写出各自的振动方程,比较相位差易错:要明确波形是在t=s时的波形考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四【对点演练】【对点演练】4.(2021辽宁葫芦岛高三一模)一列横波在t=0时刻的波形如图甲

15、所示,M、N是介质中的两个质点,图乙是质点N的振动图像,则()A.该波沿x轴负方向传播B.该波的波速为2m/sC.质点M与N的速率总相同D.质点M与N同时到达波峰考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四答案C解析由N点的振动图像可知,t=0时刻N点向y轴正向运动,则该波沿x轴正方向传播,A错误;该波的波速为=0.02m/s,B错误;质点M与N之间相差半个波长,振动情况总相反,则振动的速率总相同,但是不可能同时到达波峰,C正确,D错误。考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四5.(多选)一列简谐横波沿x轴传播,P、Q是平衡位置分别位于x=5m和x=15m的两个质点,图甲为t=4s

16、时刻的波形,图乙为质点Q的振动图像。则下列判断正确的是()A.波沿x轴负向传播B.波的传播速度大小为2.5m/sC.质点P的振动方程为y=-2sin(t)mD.质点P的振动与质点Q的振动总是相反考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四答案BCD解析由图乙可知,t=4s时质点Q在平衡位置正沿y轴负方向运动,根据振动与波动关系可知波沿x轴正向传播,A错误;由图甲知波长为20m,由图乙知周期为8s,则波的传播速度=2.5m/s,B正确;由乙图知,在t=0时刻,质点Q在平衡位置正沿y轴正方向振动,而质点P与质点Q相差半个波长,故此时质点P应在平衡位置正沿y轴负方向振动,因此质点P的振动方程为y

17、=-2sin(t)m,C正确;质点P与质点Q平衡位置相距半个波长,因此这两个质点的振动相反,D正确。考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四6.(2021安徽蚌埠高三三模)图甲为一列简谐横波在t=0时的波形图,图乙为介质中平衡位置在x=1m处的质点P的振动图像。下列说法正确的是()A.该波的传播速度为510-2m/sB.010s内,P运动的路程为5mC.t=10s时,P沿y轴负方向通过平衡位置D.010s内,P沿x轴负方向移动了5m考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四答案C解析由甲图可知,波长=2m,由乙图可知,周期T=4s,可得波速为=0.5m/s,A选项错误;010s内

18、,P运动的时间为T,每个周期路程4A,故路程为0.5m,B选项错误;0时刻P从平衡位置向上振动,t=10s时,P向下经过平衡位置,故沿y轴负方向通过平衡位置,C选项正确;质点只会在平衡位置上下振动,不会随波迁移,D选项错误。考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四考点三考点三波的多解波的多解问题师生共研生共研1.造成波的多解问题的主要因素(1)周期性时间周期性:时间间隔t与周期T的关系不明确;空间周期性:波传播距离x与波长的关系不明确。(2)双向性传播方向双向性:波的传播方向不确定;振动方向双向性:质点振动方向不确定。(3)波形的隐含性在波的多解问题中,往往只给出完整波形的一部分,或给

19、出几个特殊点,而其余信息均处于隐含状态。这样,波形就有多种情况。考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四2.解决波的多解问题的思路一般采用从特殊到一般的思维方法,即找出一个周期内满足条件的t或x,若时间关系不明确,则有t=nT+t(n=0,1,2);若距离关系不明确,则有x=n+x(n=0,1,2)。步骤如下:(1)根据初、末两时刻的波形确定传播距离与波长的关系通式;(2)根据题设条件判断是唯一解还是多解;考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四【典例突破】【典例突破】典例2.(多选)一列简谐横波沿x轴传播,已知x轴上x1=1m和x2=7m处质点的振动图像分别如图1、图2所示,

20、则此列波的传播速率可能是()A.7m/sB.2m/sC.1.2m/sD.1m/s思维点拨本题属于波的传播方向不确定、波传播距离x与波长的关系不明确造成多解;根据两个质点的振动图像,分析两质点间可能的波形,分析求解。考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四答案BC考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四考题点睛考点考向 点睛波的多解问题模型:波传播距离x与波长的关系不明确;波的传播方向不确定方法:根据两个质点的振动图像,分析两质点间可能的波形考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四【对点演练】【对点演练】7.(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,t时刻波形如图中的实线所示

21、,此时波刚好传到P点,t+0.6s时刻的波形如图中的虚线所示,a、b、c、P、Q是介质中的质点。下列说法正确的是()A.这列波的波速可能为50m/sB.质点a在这段时间内通过的路程一定小于30cmC.质点c在这段时间内通过的路程可能为60cmD.若周期T=0.8s,则在t+0.5s时刻,质点b、P的位移相同考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四答案ACD考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四8.(2021河北唐山高三模拟)如图,一列简谐横波沿x轴正方向传播,实线为t=0时的波形图,虚线为t=0.5s时的波形图。已知该简谐波的振

22、动周期大于0.5s。该简谐波的波速为m/s,t=2s时,x=2m处的质点处于(选填“波峰”“波谷”或“平衡位置”)。考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四答案6平衡位置考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四考点四考点四波的衍射、干涉和多普勒效波的衍射、干涉和多普勒效应自主探究自主探究1.波的干涉中振动加强点和减弱点的判断某质点的振动是加强还是减弱,取决于该点到两相干波源的距离之差r。(1)当两波源振动步调一致时若r=n(n=0,1,2,3,),则振动加强;若r=(2n+1)(n=0,1,2,3,),则振动减弱。(2)当两波源振动步调相反时若r=(2n+1)(n=0,1,2,

23、3,),则振动加强;若r=n(n=0,1,2,3,),则振动减弱。考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四2.波的衍射现象是指波能绕过障碍物继续传播的现象,产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长。3.多普勒效应的成因分析(1)接收频率:观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。(2)当波源与观察者相互靠近时,观察者接收到的频率变大,当波源与观察者相互远离时,观察者接收到的频率变小。考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四【对点演练】【对点演练】9.如图甲所示,在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S

24、2(0,-2)。两波源的振动图线分别如图乙和图丙所示。两列波的波速均为1.00m/s。两列波从波源传播到点A(8,-2)的路程差为m,两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互(选填“加强”或“减弱”),点C(0,0.5)处质点的振动相互(选填“加强”或“减弱”)。考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四答案2减弱加强考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四10.(多选)水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况如图所示,以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线);S1的振幅A1=3cm,S2的振幅A2=2cm,下列说法正确的是()A.

25、质点D是振动减弱点B.质点A、D在该时刻的高度差为10cmC.再过半个周期,质点B、C是振动加强点D.质点C此刻以后将向下运动考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四答案BD解析两个波源的振动步调一致,图中质点A、D到两个波源路程差为零,是振动加强点,而质点B、C是波峰与波谷相遇,是振动减弱点,故A错误;图示时刻,质点A的位移为+3cm+2cm=+5cm,质点D的位移为-3cm-2cm=-5cm,故质点A、D在该时刻的高度差为10cm,B正确;振动的干涉图像是稳定的,质点A、D一直是振动加强点,而质点B、C一直是振动减弱点,故C错误;质点C是振动减弱点,此刻在上方最大位移处,故质点C此

26、刻以后将向下运动,D正确。考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四11.(1)一渔船向鱼群发出超声波,若鱼群正向渔船靠近,则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比。A.波速变大B.波速不变C.频率变高D.频率不变(2)用2106Hz的超声波检查胆结石,该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2250m/s和1500m/s,则该超声波在结石中的波长是胆汁中的倍。用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短,遇到结石时(选填“容易”或“不容易”)发生衍射。考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四答案(1)BC(2)1.5不容易解析(1)在同种介质中,超声波的传播速度保持不变,根据多普勒效应可知,频率变高,所以B、C正确。考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四12.(2021河北保定二模)两个振源振动形成的两列简谐波发生干涉,某时刻的干涉图样如图所示,实线表示波峰,虚线表示波谷。两列波的波长均为0.5m,介质质点的振幅为0.05m,传播速度为5m/s,N位置的介质质点的振动始终(选填“加强”或“减弱”),此后1.75s内M位置的质点通过的路程为m(结果保留一位小数)。考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点四考点四答案减弱7本 课 结 束