第三章　本章整合—2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共18张PPT)

1、本章整合 本章知识可分为三部分,第一是机械波的形成,主要是其形成条 件及特点等;第二是描述机械波的物理量和波的图像;第三是关于 波的一些其他现象。 思考并回答下列问题 1.思考关于机械波的形成条件及特点的内容,填写下图。 介质 波源介质 振动不一定有机械波,有机械波一定有振动 并不随波迁移 质点振动方向 横波和纵波 2.思考描述机械波的一些物理量的相关内容,填写下图。 f(周期T) v 3.思考关于机械波的图像的一些内容,填写下图。 后面的质点,把振动传播出去 波的传播方向上各质点的平衡位置 某一时刻各质点偏离平衡位置的位移 位移大小和方向 传播方向各质点的振动方向 4.思考关于机械波的其他一

2、些现象的内容,填写下图。 波绕过障碍物的现象 几列波相遇时保持各自的运动特征,继续传播,各质点的位移等于这 几列波单独传播时引起的位移的矢量和 频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时,某些区域 的振幅加大、某些区域的振幅减小的现象 由于波源与观察者之间有相互靠近或者相互远离,使观察者接收到 的波的频率发生了变化的现象叫多普勒效应 一二三 一、波的图像 例题1(多选)一列简谐横波在x轴上传播,某时刻的波形如图所 示,a、b、c为三个质点,a正向上运动,由此可知() A.该波沿x轴正方向传播 B.c正向上运动 C.该时刻以后,b比c先到达平衡位置 D.该时刻以后,b比c先到达距平衡位置最

3、远处 四 答案:A C 解析:由题中a质点向上振动,则可知波沿x轴正向传播,A选项正 确;c应向下运动,故B选项错误,C选项正确;c质点先到达负向最大位 移处,故D选项错误。 一二三 变式训练1一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图 所示,介质中质点P、Q分别位于x=2 m,x=4 m处。从t=0时刻开始 计时,当t=15 s时质点Q刚好第4次到达波峰。 (1)求波速大小。 (2)写出质点P做简谐运动的表达式(不要求推导过程)。 四 解析:(1)设简谐横波的波速为v,波长为,周期为T,由图像知=4 m。 由题意得 ,联立代入数据得v=1 m/s。 (2)质点P做简谐运动的表达式为x

4、=0.2sin(0.5t) m。 答案:(1)1 m/s(2)x=0.2sin(0.5t) m 一二三 二、波的图像与振动图像的区别和联系 对波的图像和振动图像问题时可按如下步骤来分析: 1.先看两轴。由两轴确定图像种类。 2.读取直接信息。从振动图像上可直接读取周期和振幅;从波的 图像上可直接读取波长和振幅。 3.读取间接信息。利用振动图像可确定某一质点在某一时刻的 振动方向;利用波的图像可进行波传播方向与某一质点振动方向的 互判。 4.利用波速关系式。波长、波速、周期、频率间一定满足 v= =f。 四 一二三 例题2(多选)图甲为一列简谐横波在t=0.1 s时刻的波形,P是平衡 位置为x=

5、1 m处的质点,Q是平衡位置为x=4 m处的质点,图乙为质 点Q的振动图像,则() A.横波的波长是8 m B.横波的频率是0.2 Hz C.质点P随波迁移的速度大小为40 m/s D.t=0.1 s时质点P正沿y轴正方向运动 四 一二三四 答案:A D 解析:由波的图像可知,横波的波长是8 m,故选项A正确;由质点Q 的振动图像可知,横波的周期为0.2 s,频率是5 Hz,故选项B错误;质 点P围绕平衡位置振动,不随波迁移,故选项C错误;根据质点Q的振 动图像,t=0.1 s时刻,质点Q正沿y轴负方向运动,说明波沿x轴负方向 传播,t=0.1 s时质点P正沿y轴正方向运动,故选项D正确。 一

6、二三 变式训练2如图甲所示,一列简谐横波在t=0.2 s时的波形,其中0是 波源;图乙是波上某一点P的振动图像。 (1)求波速大小,并说明P质点的位置。 (2)画出t=0.4 s和t=0.55 s的波形。 四 一二三四 解析:(1)由甲图知波长=4 m,由乙图知周期T=0.2 s,所以波速v= =20 m/s。由乙图知0.2 s时P质点经过平衡位置正向上运动,且它已 振动了一个周期,所以它应是甲图中的波源位置,其横坐标x=0。 (2)t=0.4 s时,从甲图算t1=0.2 s=T,波形正好向右平移了一个波 长,因此04 m之间的波形与t=0.2 s时波形相同,此时波形如图实线 所示。 t=0.

7、55 s时,从甲图算t2=0.35 s=1 T,只需把t=0.2 s时的波形向右 平移1 即可,结果如图中虚线所示。 答案:(1)20 m/sP点横坐标x=0(2)见解析图 一二三 三、波动问题的多解性 波在传播过程中,由于空间周期性、时间周期性和传播方向的双 向性而引起多解,解决这类问题要注意下列情况: 1.波的空间周期性。在波的传播方向上,相距为波长整数倍的质 点的振动情况相同。 2.波的时间周期性。由波的传播特性可知,经过整数倍个周期,波 的图像相同。 3.波的传播方向的双向性。若根据题中条件无法确定波的传播 方向,在解题时要注意考虑波的传播方向可能有两个方向。 四 一二三 例题3(多选

8、)一列简谐横波沿着x轴正方向传播,波中A、B两质点 在平衡位置间的距离为0.5 m,且小于一个波长,如图甲所示,A、B两 质点振动图像如图乙所示。由此可知() A.波中质点在一个周期内通过的路程为8 cm B.该简谐波的波长为4 m C.该简谐波的波速为0.5 m/s D.t=1.5 s时A、B两质点的位移相同 四 一二三四 答案:A C 解析:由图可知,该波的振幅为2 cm,波中质点在一个周期内通过 的路程为4倍的振幅,即8 cm,故A正确;由图知,t=0时刻B质点通过平 衡位置向上运动,A质点位于波峰,则有x=x2-x1 一二三四 四、波的特性 振动情况完全相同的两波源产生波叠加时,某点到

9、两波源的波程 差为x,当x=2k (k=0,1,2,)时为振动加强点,当x=(2k+1) (k=0,1,2,)时为振动减弱点。若步调相反,则上述结论相反。 一二三四 例题4如图所示为两列相干水波的叠加情况,图中实线表示波峰, 虚线表示波谷,两列波的振幅均为5 cm,且图示范围内振幅不变,波 速和波长分别为1 m/s和1 m,则图示时刻C、D点是振动 (选填“加强”或“减弱”)点,A、B两质点的竖直高度差为 cm。 解析:如题图所示时刻C、D点是波峰与波谷的交点,是振动的减 弱点;A、B两质点分别是波峰与波峰的交点和波谷与波谷的交点, 均是振动加强点,它们的振幅均是10 cm,图示时刻A、B两质点的竖 直高度差为20 cm。 答案:减弱20 一二三四 变式训练3下列物理现象中:(1)在夏季一次闪电过后,有时雷声轰 鸣不绝;(2)闻其声而不见其人;(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听 到忽强忽弱的声音;(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我 们听到汽笛声的音调变高。这些物理现象分别属于波的() A.反射、衍射、干涉、多普勒效应 B.折射、衍射、多普勒效应、干涉 C.反