重庆市万州区龙宝中学届高考物理总复习机械波课件

1、选修选修3-4机械振动机械波光机械振动机械波光电磁波相对论简介电磁波相对论简介第第2 2讲讲 机械波机械波 抓住抓住四个四个考点考点备选视频展台备选视频展台突破突破四个四个考向考向 随堂随堂基础演练基础演练第第2讲讲机械波机械波1.机械波、横波和纵波机械波、横波和纵波 2.横波的图象横波的图象 3.波速，波长和频率波速，波长和频率(周期周期)的关系的关系4.波的干涉和衍射现象多普勒效应波的干涉和衍射现象多普勒效应1.对机械波的理解及图象的应用对机械波的理解及图象的应用 2.波的多解问题波的多解问题 3.波的图象与振动图象的综合应用波的图象与振动图象的综合应用 4.波的特有现象波的特有现象 显示

2、显示/隐藏隐藏机械振动机械波光电磁波相对论简介机械振动机械波光电磁波相对论简介 备选多媒体展台备选多媒体展台1.用砂摆显示简谐运动的图像用砂摆显示简谐运动的图像2.单摆单摆3.单摆振动过程中的机械能守恒单摆振动过程中的机械能守恒4.面波的衍射面波的衍射5.多普勒效应多普勒效应6.惠更斯原理惠更斯原理7.全反射现象的演示全反射现象的演示8.光的干涉光的干涉-杨氏干涉实验杨氏干涉实验9.光的双缝干涉条纹的形成光的双缝干涉条纹的形成10.光的单缝衍射光的单缝衍射11.电磁振荡电磁振荡12.电磁振荡的图像电磁振荡的图像13.同时的相对性同时的相对性14.长度的相对性长度的相对性15.时间间隔的相对性时

3、间间隔的相对性 01抓住四个考点抓住四个考点【思维驱动思维驱动】 (2011新课标全国卷新课标全国卷)一振动周期为一振动周期为T、振幅为振幅为A，位于，位于x0点的波源从平衡位点的波源从平衡位置沿置沿y轴正向开始做简谐振动该波源轴正向开始做简谐振动该波源产生的一维简谐横波沿产生的一维简谐横波沿x轴正向传播，轴正向传播，波速为波速为v，传播过程中无能量损失，传播过程中无能量损失.一段一段时间后，该振动传播至某质点时间后，该振动传播至某质点P，关于，关于质点质点P振动的说法正确的是振动的说法正确的是().A振幅一定为振幅一定为AB周期一定为周期一定为TC速度的最大值一定为速度的最大值一定为vD开始

4、振动的方向沿开始振动的方向沿y轴向上或向下轴向上或向下取决于它离波源的距离取决于它离波源的距离E若若P点与波源距离点与波源距离xvT，则质点，则质点P的位移与波源的相同的位移与波源的相同 考纲点击考纲点击 1.1.机械波、横波和纵波机械波、横波和纵波解析解析机械波是将波源的机械波是将波源的振动形式和能量向外传递振动形式和能量向外传递的过程，对简谐波而言，的过程，对简谐波而言，介质中各振动质点的振幅介质中各振动质点的振幅和周期都与波源的相同，和周期都与波源的相同，A、B正确；质点正确；质点P的振动的振动速度不是波的传播速度速度不是波的传播速度v，C错误；质点错误；质点P开始振动的开始振动的方向与

5、波源开始振动的方方向与波源开始振动的方向相同，与它们的距离无向相同，与它们的距离无关，关，D错误；若错误；若P点与波源点与波源距离距离xvT，相差波长，相差波长整数倍的质点振动情况都整数倍的质点振动情况都相同，故相同，故E正确正确答案答案ABE 01抓住四个考点抓住四个考点【知识存盘知识存盘】 1机械波的形成条件机械波的形成条件(1)有发生机械振动的波源有发生机械振动的波源(2)有传播介质，如空气、水等有传播介质，如空气、水等2传播特点传播特点(1)机械波传播的只是振动的机械波传播的只是振动的_和和_，质点只在各自的，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波平衡位置附近做简谐运动，并不随

6、波_(2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与_振动振动周期和频率相同周期和频率相同(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为_，位，位移为移为_3机械波的分类机械波的分类(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互横波：质点的振动方向与波的传播方向相互_的波，有的波，有 _(凸部凸部)和和_(凹部凹部)(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在纵波：质点的振动方向与波的传播方向在_的波，有的波，有_和和_. 形式形式能量能量迁移迁移波源的波源的4A零零垂直垂直波峰波峰波谷波谷同一直线同一直线密

7、部密部疏部疏部【思维驱动思维驱动】 01抓住四个考点抓住四个考点如图为一列沿如图为一列沿x轴负方向传播的简谐横轴负方向传播的简谐横波在波在t0时的波形图，当时的波形图，当Q点在点在t0时的振动状态传到时的振动状态传到P点时，则点时，则().A.1 cmx3 cm范围内的质点正在向范围内的质点正在向y轴的负方向运动轴的负方向运动B.Q处的质点此时的加速度沿处的质点此时的加速度沿y轴的正轴的正方向方向C.Q处的质点此时正在波峰位置处的质点此时正在波峰位置D.Q处的质点此时运动到处的质点此时运动到P处处 考纲点击考纲点击 2.2.横波的图象横波的图象解析解析由波沿由波沿x轴负方向传播知，当轴负方向传

8、播知，当Q点在点在t0时的振动状态传到时的振动状态传到P点时，波形如图中虚线所示，所以此时点时，波形如图中虚线所示，所以此时1 cmx2 cm范围内的质范围内的质点正在向点正在向y轴正方向运动，因此选项轴正方向运动，因此选项A错误；错误；Q处质点此时正在波处质点此时正在波谷位置，加速度沿谷位置，加速度沿y轴的正方向，故选项轴的正方向，故选项B正确、选项正确、选项C错误；波错误；波传播的是振动的形式和能量，质点并不随波迁移，故选项传播的是振动的形式和能量，质点并不随波迁移，故选项D错误错误.答案答案B 01抓住四个考点抓住四个考点横波的图象横波的图象 【知识存盘知识存盘】 01抓住四个考点抓住四

9、个考点【思维驱动思维驱动】 关于公关于公式式vf,正确的说法是正确的说法是().A.vf适用于一切波适用于一切波B.由由vf知知,f增大增大,则波速则波速v也增大也增大C.v、f三个量中三个量中,对同一列波来说，对同一列波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有在不同介质中传播时保持不变的只有fD.由由vf知知,波长是波长是2 m的声音比波长的声音比波长是是4 m的声音的声音传播速度小传播速度小 考纲点击考纲点击 3.3.波速，波长和频率波速，波长和频率(周期周期)的关系的关系解析解析因波速公式具有普遍意义因波速公式具有普遍意义,故故A对；对；波的频率由波源决定波的频率由波源决定,故故C对对.答

10、案答案AC 1.波长：在波动中，振动波长：在波动中，振动相位总是相位总是_的两个的两个相邻质点间的距离，用相邻质点间的距离，用表示表示2.波速：波在介质中的传波速：波在介质中的传播速度由播速度由_本身的本身的性质决定性质决定3.频率：由频率：由_决定，决定，等于等于_的振动频率的振动频率.4.波长、波速和频率的关波长、波速和频率的关系系vfv / T【知识存盘知识存盘】 相同相同介质介质波源波源波源波源 01抓住四个考点抓住四个考点【思维驱动思维驱动】 (2011上海卷，上海卷，10)两波源两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示，在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示其中实

11、线表示波峰，虚线表示波谷，则波谷，则()A在两波相遇的区域中会产生在两波相遇的区域中会产生干涉干涉B在两波相遇的区域中不会产在两波相遇的区域中不会产生干涉生干涉Ca点的振动始终加强点的振动始终加强Da点的振动始终减弱点的振动始终减弱 考纲点击考纲点击 4.4.波的干涉和衍射现象多普勒效应波的干涉和衍射现象多普勒效应解析解析由题图知，两列波的波长不相等，不满足波的干涉条件，由题图知，两列波的波长不相等，不满足波的干涉条件，故故B正确，正确，A、C、D错误错误答案答案B S1S2a提示提示两列波的波长不相等，两列波的波长不相等，不满足波的干涉条件不满足波的干涉条件. 01抓住四个考点抓住四个考点1

12、波的干涉与波的衍射的比较波的干涉与波的衍射的比较 【知识存盘知识存盘】 01抓住四个考点抓住四个考点2.多普勒效应多普勒效应 机械波的特点及各物理量之间的关系机械波的特点及各物理量之间的关系(1)介质依存性：机械波离不开介质介质依存性：机械波离不开介质(2)能量信息性：机械波传播的是振动的形式、能量和信息能量信息性：机械波传播的是振动的形式、能量和信息(3)传播不移性：在传播方向上，各质点只在各自平衡位置附传播不移性：在传播方向上，各质点只在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移近振动，并不随波迁移(4)时空重复性：机械波传播时，介质中的质点不断地重复着时空重复性：机械波传播时，介质中的质点不断地

13、重复着振源的振动形式振源的振动形式(5)周期、频率同源性：介质中各质点的振动周期均等于振源周期、频率同源性：介质中各质点的振动周期均等于振源的振动周期且在传播中保持不变的振动周期且在传播中保持不变(6)起振同向性：各质点开始振动的方向与振源开始振动方向起振同向性：各质点开始振动的方向与振源开始振动方向相同相同(7)波长、波速和频率的关系：波长、波速和频率的关系：vf，f由波源决定，由波源决定，v由介由介质决定质决定 02突破四个考向突破四个考向考向一对机械波的理解及图象的应用考向一对机械波的理解及图象的应用 【典例典例1】 如图所示，实线是沿如图所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在轴传播的一

14、列简谐横波在t0时时刻的波形图，虚线是这列波在刻的波形图，虚线是这列波在t0.05 s时刻的波形图已知该波的时刻的波形图已知该波的波速是波速是80 cm/s，则下列说法中正，则下列说法中正确的是确的是()A这列波有可能沿这列波有可能沿x轴正方向传轴正方向传播播B这列波的波长是这列波的波长是10 cmCt0.05 s时刻时刻x6 cm处的处的质点正在向下运动质点正在向下运动D这列波的周期一定是这列波的周期一定是0.15 s 02突破四个考向突破四个考向质点的振动方向与波的传播方向的互判方法质点的振动方向与波的传播方向的互判方法02突破四个考向突破四个考向【以题说法以题说法】 1上下坡法上下坡法沿

15、波的传播方向看，沿波的传播方向看，“上坡上坡”的点向的点向下运动，下运动，“下坡下坡”的点向上运动，简的点向上运动，简称称“上坡下，下坡上上坡下，下坡上”如图右所示如图右所示2带动法带动法如下图所示，在质点如下图所示，在质点P靠近波源一方附近的图象上另找一点靠近波源一方附近的图象上另找一点P，若，若P在在P上方，则上方，则P向上运动，若向上运动，若P在在P下方，则下方，则P向下运动向下运动 PP3微平移法微平移法原理：波向前传播，波形也向前平移原理：波向前传播，波形也向前平移方法：作出经微小时间方法：作出经微小时间t后的波形，如图虚线所示，就知道了后的波形，如图虚线所示，就知道了各质点经过各质

16、点经过t时间到达的位置，此刻质点振动方向也就知道了，时间到达的位置，此刻质点振动方向也就知道了，图中图中P点振动方向向下点振动方向向下02突破四个考向突破四个考向vxyP02突破四个考向突破四个考向【变式跟踪变式跟踪1】 如图所示为波源如图所示为波源O振动振动1.5 s时沿波的传播方向上时沿波的传播方向上部分质点振动的波形图，已知波源部分质点振动的波形图，已知波源O在在t0时开始沿时开始沿y轴负方向轴负方向振动，振动，t1.5 s时它正好第二次到达波谷，问：时它正好第二次到达波谷，问：(1)何时何时x5.4 m的质点第一次到达波峰？的质点第一次到达波峰？(2)从从t0开始至开始至x5.4 m的

17、质点第一次到达波峰这段时间内，波的质点第一次到达波峰这段时间内，波源通过的路程是多少？源通过的路程是多少？ 波长波长= =60cm.审题视角审题视角0s至至1.5s时间内振源时间内振源振动振动1.25个周期，可个周期，可求出波的周期求出波的周期T及波及波速速v大小大小.02突破四个考向突破四个考向02突破四个考向突破四个考向考向二波的多解问题考向二波的多解问题v注意：注意：MN间的可能波形及基本波形间的可能波形及基本波形02突破四个考向突破四个考向求解波的多解问题一般思路求解波的多解问题一般思路1根据初末两时刻的波形图确定传播距离与波长的关系通式根据初末两时刻的波形图确定传播距离与波长的关系通

18、式2根据题设条件判断是唯一解还是多解根据题设条件判断是唯一解还是多解3根据波速公式根据波速公式vx/t)或或v/ Tf求波速求波速造成波动问题多解的主要因素有：造成波动问题多解的主要因素有：1周期性周期性(1)时间周期性：时间间隔时间周期性：时间间隔t与周期与周期T的关系不明确的关系不明确(2)空间周期性：波传播距离空间周期性：波传播距离x与波长与波长的关系不明确的关系不明确2双向性双向性(1)传播方向双向性：波的传播方向不确定传播方向双向性：波的传播方向不确定(2)振动方向双向性：质点振动方向不确定振动方向双向性：质点振动方向不确定3波形的隐含性形成多解波形的隐含性形成多解在波动问题中，往往

19、只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态这样，波形就有多种情况，形成波动而其余信息均处于隐含状态这样，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性问题的多解性02突破四个考向突破四个考向【借题发挥借题发挥】 02突破四个考向突破四个考向【变式跟踪变式跟踪2】 一列横波沿直线传播，在波的传播方向上有一列横波沿直线传播，在波的传播方向上有A、B两点在两点在t时刻时刻A、B两点间形成的波形如图甲所示，在两点间形成的波形如图甲所示，在(t3 s)时刻时刻A、B两点间形成的波形如图乙所示，已知两点间形成的波形如图乙所示，已知

20、A、B两点间的距两点间的距离离s9 m，则以下说法中正确的是，则以下说法中正确的是()A若周期为若周期为4 s，波一定向右传播，波一定向右传播B若周期大于若周期大于4 s，波可能向右传播，波可能向右传播C若波速为若波速为8.5 m/s，波一定向左传播，波一定向左传播D该波波速可能的最小值为该波波速可能的最小值为0.5 m/s 审题视角审题视角因本题中没有给出波的传播方向，因本题中没有给出波的传播方向，解答时需要从波的两个可能传播方解答时需要从波的两个可能传播方向入手，分别求出对应物理量，进向入手，分别求出对应物理量，进而得出答案而得出答案.02突破四个考向突破四个考向02突破四个考向突破四个考

21、向考向三波的图象与振动图象的综合应用考向三波的图象与振动图象的综合应用 【典例典例3】 (2012大纲全国卷，大纲全国卷，20)一列简谐横波沿一列简谐横波沿x轴正方向轴正方向传播，图传播，图(a)是是t0时刻的波形图，图时刻的波形图，图(b)和图和图(c)分别是分别是x轴上某轴上某两处质点的振动图象由此可知，这两质点平衡位置之间的距两处质点的振动图象由此可知，这两质点平衡位置之间的距离可能是离可能是() 02突破四个考向突破四个考向02突破四个考向突破四个考向【借题发挥借题发挥】 表示一表示一个周期个周期表示一表示一个波长个波长一振动质点一振动质点沿波传播方向上的所有质点沿波传播方向上的所有质

22、点一质点位移随时间的变一质点位移随时间的变化规律化规律某时刻所有质点相对平衡某时刻所有质点相对平衡位置的位移位置的位移质点振动周期、振幅；质点振动周期、振幅；各时刻的位移、速度方各时刻的位移、速度方向、加速度方向向、加速度方向波长、振幅、任意一质点此波长、振幅、任意一质点此刻的位移、任意一质点此刻刻的位移、任意一质点此刻的加速度方向的加速度方向随时间推移图象延续，随时间推移图象延续，但已有形状不变但已有形状不变随时间推移，图象沿传播随时间推移，图象沿传播方向平移方向平移1振动图象和波的图象的辨析振动图象和波的图象的辨析 一个周期一个周期一个波长一个波长02突破四个考向突破四个考向2.巧解图象问

23、题巧解图象问题求解波动图象与振动图象综合类问题可采用求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二一分、一看、二找找”的方法的方法(1)分清振动图象与波动图象此问题最简单，只要看清横坐标分清振动图象与波动图象此问题最简单，只要看清横坐标即可，横坐标为即可，横坐标为x则为波动图象，横坐标为则为波动图象，横坐标为t则为振动图象则为振动图象(2)看清横、纵坐标的单位尤其要注意单位前的数量级看清横、纵坐标的单位尤其要注意单位前的数量级(3)找准波动图象对应的时刻找准波动图象对应的时刻(4)找准振动图象对应的质点找准振动图象对应的质点3图象问题的易错点：图象问题的易错点：(1)不理解振动图象与波

24、的图象的区别；不理解振动图象与波的图象的区别；(2)误将振动图象看做波的图象或将波的图象看做振动图象；误将振动图象看做波的图象或将波的图象看做振动图象；(3)不知道波传播过程中任意质点的起振方向就是波源的起振方不知道波传播过程中任意质点的起振方向就是波源的起振方向；向；(4)不会区分波的传播位移和质点的振动位移；不会区分波的传播位移和质点的振动位移；(5)误认为质点随波迁移误认为质点随波迁移 02突破四个考向突破四个考向【变式跟踪变式跟踪3】 图甲为一列简谐横波在图甲为一列简谐横波在t0.10 s时刻的波形图，时刻的波形图，P是平衡位置为是平衡位置为x1 m处的质点，处的质点，Q是平衡位置为是

25、平衡位置为x4 m处的质处的质点，图乙为质点点，图乙为质点Q的振动图象，则的振动图象，则()At0.15 s时，质点时，质点Q的加速度达到正向最大的加速度达到正向最大Bt0.15 s时，质点时，质点P的运动方向沿的运动方向沿y轴负方向轴负方向C从从t0.10 s到到t0.25 s，该波沿，该波沿x轴正方向传播了轴正方向传播了6 mD从从t0.10 s到到t0.25 s，质点，质点P通过的路程为通过的路程为30 cm 02突破四个考向突破四个考向02突破四个考向突破四个考向考向四波的特有现象考向四波的特有现象 【典例典例4】 (2012大纲全国卷，大纲全国卷，16)在双缝干涉实验中，某同学用在双

26、缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光为了增大干涉黄光作为入射光为了增大干涉条纹的间距，该同学可以采用的条纹的间距，该同学可以采用的方法有方法有()A改用红光作为入射光改用红光作为入射光B改用蓝光作为入射光改用蓝光作为入射光C增大双缝到屏的距离增大双缝到屏的距离D增大双缝之间的距离增大双缝之间的距离 解析解析由由xL/d知，要知，要增大条纹间距增大条纹间距x，将，将L、增大或将增大或将d减小均可以，减小均可以，红光比黄光波长大，故红光比黄光波长大，故A选项正确；选项正确；而蓝光比黄光波长小，故而蓝光比黄光波长小，故B选项错误；选项错误；增大双缝到屏的距离增大双缝到屏的距离L，则则x增大，故增大，故C选项正确；选项正确；增大双缝间距增大双缝间距d，则，则x变变小，故小，故D选项错误选项错误答案答案AC 提示提示条纹间距公式：条纹间距公式：xL/d02突破四个考向突破四个考向1波的干涉波的干涉(1)产生稳定干涉现象的条件：频率产生稳