(全国通用)高考物理-一轮复习-第十三章-机械振动与机械波-光-电磁波与相对论-第2讲-机械波课件

第2讲

机械波第2讲机械波一、机械波的形成与传播1.机械波的形成与传播(1)产生条件①有波源。②有

介质

,如空气、水、绳子等。

(2)传播特点①传播

振动形式

、能量和信息。

②质点不

随波迁移

。

③介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源

相同

。

一、机械波的形成与传播2.机械波的分类

2.机械波的分类3.波长、频率和波速(1)波长:在波动中,振动相位总是相同的两个

相邻

质点间的距离,用λ表示。波长由频率和波速共同决定。

①横波中,相邻两个

波峰

(或

波谷

)之间的距离等于波长。

②纵波中,相邻两个

密部

(或

疏部

)之间的距离等于波长。

(2)频率:波的频率由

波源

决定,等于波源的振动频率。在任何介质中频率不变。

(3)波速:波的传播速度。波速由

介质

决定,与波源无关。

【提示】机械波的频率的两点注意:(1)机械波的频率由波源决定,与传播的介质无关。(2)机械波从一种介质进入另一种介质,波的频率不会改变。波速、波长都改变。

3.波长、频率和波速【提示】机械波的频率的两点注意:二、横波的图象1.坐标轴x轴:各质点

平衡位置

的连线。

y轴:沿质点振动方向,表示质点的

位移

。

2.物理意义:表示介质中各质点在某一时刻相对各自

平衡位置

的位移。

3.图象形状:横波的图象是

正弦

(或余弦)曲线,如图所示。

二、横波的图象(全国通用)高考物理-一轮复习-第十三章-机械振动与机械波-光-电磁波与相对论-第2讲-机械波课件【提示】波的衍射的三点注意:(1)发生明显衍射的条件是缝、孔或障碍物与波长相比很小,而不是要求缝、孔或障碍物一定要小。(2)任何波都能发生衍射现象,衍射不需要条件。

【提示】波的衍射的三点注意:考点二考点三考点一考点一

机械波的图象与波的传播1.要形成机械波首先要存在波源质点的振动,其次还必须存在传播振动的介质,所以机械波只能依靠介质传播。2.介质中各质点是在它前面质点带动下才振动起来的,因此,各质点的起振方向总是跟波源质点的起振方向相同。3.每个质点的起振时刻总要比它前面质点起振迟一些,不是同时起振,这样当各质点都振动起来后,某一时刻对平衡位置的位移是不同的,从整体上看,有的地方凸起,有的地方下凹。

考点二考点三考点一考点一机械波的图象与波的传播考点二考点三考点一典例1

一根弹性绳沿x轴方向放置,左端在原点O,用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为1s的简谐运动,于是在绳上形成一列简谐波如图。求:(1)若从波传到平衡位置在x=1m处的M质点时开始计时,那么经过的时间Δt等于多少时,平衡位置在x=4.5m处的N质点恰好第一次沿y轴正方向通过平衡位置?在图中准确画出当时弹性绳上的波形。(2)从绳的左端点开始做简谐运动起,当它通过的总路程为88cm时,N质点振动通过的总路程是多少?考点二考点三考点一典例1一根弹性绳沿x轴方向放置,左端在原考点二考点三考点一考点二考点三考点一考点二考点三考点一考点二考点三考点一考点二考点三考点一1.(多选)如图,a、b、c、d是均匀介质中x轴上的四个质点,相邻两点的间距依次为2m、4m和6m。一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播,在t=0时刻到达质点a处,质点a由平衡位置开始竖直向下运动,t=3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是

(ACD)A.在t=6s时刻波恰好传到质点d外B.在t=5s时刻质点c恰好到达最高点C.质点b开始振动后,其振动周期为4sD.在4s<t<6s的时间间隔内质点c向上运动

【解析】因为a开始时向下运动,经过t=3s后恰好第一次到达最高点,所以波的周期为T=4s,波长λ=vT=8m,在t=6s时波向前传播的距离为s=vt=12m,即恰好传到d点,A项正确;当t=3s时,波向前传播了6m,传到c点,c点向下运动,再经过2s恰好处于平衡位置,B项错误;b振动的周期即为波的周期,所以C项正确;在4s<t<6s的时间内质点c从最低点运动到最高点,D项正确。

考点二考点三考点一1.(多选)如图,a、b、c、d是均匀介质考点二考点三考点一1.(多选)如图,a、b、c、d是均匀介质中x轴上的四个质点,相邻两点的间距依次为2m、4m和6m。一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播,在t=0时刻到达质点a处,质点a由平衡位置开始竖直向下运动,t=3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是

(ACD)A.在t=6s时刻波恰好传到质点d外B.在t=5s时刻质点c恰好到达最高点C.质点b开始振动后,其振动周期为4sD.在4s<t<6s的时间间隔内质点c向上运动

【解析】因为a开始时向下运动,经过t=3s后恰好第一次到达最高点,所以波的周期为T=4s,波长λ=vT=8m,在t=6s时波向前传播的距离为s=vt=12m,即恰好传到d点,A项正确;当t=3s时,波向前传播了6m,传到c点,c点向下运动,再经过2s恰好处于平衡位置,B项错误;b振动的周期即为波的周期,所以C项正确;在4s<t<6s的时间内质点c从最低点运动到最高点,D项正确。

考点二考点三考点一1.(多选)如图,a、b、c、d是均匀介质考点二考点三考点一2.(多选)一列简谐横波沿x轴传播,t=0时的波形如图所示,质点A与质点B相距1m,A点速度沿y轴正方向;t=0.02s时,质点A第一次到达正向最大位移处,由此可知

(ABD)A.此波沿x轴负方向传播B.此波的传播速度为25m/sC.从t=0时起,经过0.04s,质点A沿波传播方向迁移了1mD.在t=0.04s时,质点B处在平衡位置,速度沿y轴正方向

考点二考点三考点一2.(多选)一列简谐横波沿x轴传播,t=0考点二考点三考点一考点二考点三考点一考点二考点三考点一考点二

振动图象和波动图象的综合应用

考点二考点三考点一考点二振动图象和波动图象的综合应用考点二考点三考点一典例2

(多选)图甲为一列简谐横波在t=2s时的波形图,图乙为介质中平衡位置在x=1.5m处的质点的振动图象,P是平衡位置为x=2m的质点。下列说法正确的是

(

)A.波速为0.5m/sB.波沿x轴正方向传播C.0~2s内质点P运动的路程为8cmD.0~2s内质点P向y轴正方向运动E.t=7s时,质点P在平衡位置

考点二考点三考点一典例2(多选)图甲为一列简谐横波在t=2考点二考点三考点一【参考答案】AC考点二考点三考点一【参考答案】AC考点二考点三考点一【归纳总结】

“一分、一看、二找”巧解波动图象与振动图象的综合类问题:(1)分清振动图象与波动图象。此问题最简单,只要看清横坐标即可,横坐标为x则为波动图象,横坐标为t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。(3)找准波动图象对应的时刻。(4)找准振动图象对应的质点。

考点二考点三考点一【归纳总结】“一分、一看、二找”巧解波动考点二考点三考点一1.(多选)一列简谐横波,某时刻的图象如图甲所示,从该时刻开始计时,A质点的振动图象如图乙所示,则

(BC)A.波沿x轴正向传播B.波速是25m/sC.经过Δt=0.4s,质点A通过的路程是4mD.质点P比质点Q先回到平衡位置

考点二考点三考点一1.(多选)一列简谐横波,某时刻的图象如图考点二考点三考点一考点二考点三考点一2.一简谐横波沿x轴正向传播,t=0时刻的波形如图(a)所示,x=0.30m处的质点的振动图象如图(b)所示,该质点在t=0时刻的运动方向沿y轴

正向

(填“正向”或“负向”)。已知该波的波长大于0.30m,则该波的波长为

0.8

m。

考点二考点三考点一2.一简谐横波沿x轴正向传播,t=0时刻的波形如图(a)所示考点二考点三考点一考点三

波的干涉、衍射、多普勒效应1.对波的干涉的理解(1)加强点与减弱点的比较

考点二考点三考点一考点三波的干涉、衍射、多普勒效应考点二考点三考点一

考点二考点三考点一

考点二考点三考点一

考点二考点三考点一

考点二考点三考点一考点二考点三考点一考点二考点三考点一典例3

如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇。图中实线表示波峰,虚线表示波谷,c和f分别为ae和bd的中点,则:(1)在a、b、c、d、e、f六点中,振动加强的点是

,振动减弱的点是

。

(2)若两振源S1和S2振幅相同,此时刻位移为零的点是

。

(3)画出此时刻ace连线上,以a为起点的一列完整波形,标出e点。

考点二考点三考点一典例3如图表示两个相干波源S1、S2产生考点二考点三考点一【解题思路】(1)a、e两点分别是波谷与波谷、波峰与波峰相交的点,故此两点为振动加强点;c点处在a、e连线上,且从运动的角度分析a点的振动形式恰沿该线传播,故c点是振动加强点,同理b、d是减弱点,f也是减弱点。(2)因为S1、S2振幅相同,振动最强区的振幅为2A,最弱区的振幅为零,位移为零的是b、d、f。(3)图中对应时刻a处在两波谷的交点上,即此刻a在波谷,同理e在波峰,所以所对应的波形如答案中图所示。

【参考答案】

(1)a、c、e

b、d、f

(2)b、d、f

(3)如图所示

考点二考点三考点一【解题思路】(1)a、e两点分别是波谷与波考点二考点三考点一【归纳总结】

(1)在稳定的干涉图样中,加强区的点始终加强,减弱区的点始终减弱,但加强点的位移时刻在改变,某时刻可能为零,相同的两列波的干涉,减弱区域的点一直静止不动。从干涉图样中区分波峰和波谷,画图象。(2)波的特有现象指的是波的干涉、衍射、多普勒效应,掌握好它们发生的条件及特性是关键。

考点二考点三考点一【归纳总结】(1)在稳定的干涉图样中,加考点二考点三考点一考点二考点三考点一考点二考点三考点一2.如图所示,在某一均匀介质中,A、B是振动情况完全相同的两个波源,其简谐运动表达式均为x=0.1sin(20πt)m,介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4m和5m,两波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方向传播,波速都是10m/s。(1)求简谐横波的波长。(2)P点是振动加强点还是振动减弱点?考点二考点三考点一2.如图所示,在某一均匀介质中,A、B是振波的多解问题的处理方法1.造成波动问题多解的主要因素(1)周期性①时间周期性:时间间隔Δt与周期T的关系不明确。②空间周期性:波传播距离Δx与波长λ的关系不明确。(2)双向性①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。

波的多解问题的处理方法如:a.质点达到最大位移处,则有正向和负向最大位移两种可能。b.质点由平衡位置开始振动,则起振方向有向上、向下(或向左、向右)两种可能。c.只告诉波速不指明波的传播方向,应考虑沿两个方向传播的可能,即沿x轴正方向或沿x轴负方向传播。d.只给出两时刻的波形,则有多次重复出现的可能。(3)波形的隐含性形成多解在波动问题中,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,形成波动问题的多解性。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关系Δt或Δx,若此关系为时间,则t=nT+Δt(n=0,1,2…);若此关系为距离,则x=nλ+Δx(n=0,1,2…)。

如:a.质点达到最大位移处,则有正向和负向最大位移两种可能。典例

如图所示实线是一列简谐横波在t1=0时刻的波形,虚线是这列波在t2=0.5s时刻的波形,这列波的周期T满足3T<t2-t1<4T,问:(1)若波速向右,波速多大?(2)若波速向左,波速多大?(3)若波速大小为74m/s,波速方向如何?典例如图所示实线是一列简谐横波在t1=0时刻的波形,虚线是(全国通用)高考物理-一轮复习-第十三章-机械振动与机械波-光-电磁波与相对论-第2讲-机械波课件(全国通用)高考物理-一轮复习-第十三章-机械振动与机械波-光-电磁波与相对论-第2讲-机械波课件(3)波速大小为74m/s时,波在Δt时间内传播的距离为Δx=vΔt=74×0.5m=37m=(4λ+5)m所以波速方向向左【参考答案】

(1)54m/s

(2)58m/s

(3)波速方向向左

(3)波速大小为74m/s时,波在Δt时间内传播的距离为Δ【名师点睛】

【名师点睛】

空间有A和B两点,A处有一做简谐振动的振源。当空间充有某种介质时,A处的振动经过0.5s传到B处,此后A和B两处的振动方向始终相反。当空间充有另一种介质时,A处振动经0.6s传到B处,此后A和B两处的振动方向始终相同。试求该振源做简谐振动的最小可能频率。

空间有A和B两点,A处有一做简谐振动的振源。当空间充有某种(全国通用)高考物理-一轮复习-第十三章-机械振动与机械波-光-电磁波与相对论-第2讲-机械波课件第2讲

机械波第2讲机械波一、机械波的形成与传播1.机械波的形成与传播(1)产生条件①有波源。②有

介质

,如空气、水、绳子等。

(2)传播特点①传播

振动形式

、能量和信息。

②质点不

随波迁移

。

③介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源

相同

。

一、机械波的形成与传播2.机械波的分类

2.机械波的分类3.波长、频率和波速(1)波长:在波动中,振动相位总是相同的两个

相邻

质点间的距离,用λ表示。波长由频率和波速共同决定。

①横波中,相邻两个

波峰

(或

波谷

)之间的距离等于波长。

②纵波中,相邻两个

密部

(或

疏部

)之间的距离等于波长。

(2)频率:波的频率由

波源

决定,等于波源的振动频率。在任何介质中频率不变。

(3)波速:波的传播速度。波速由

介质

决定,与波源无关。

【提示】机械波的频率的两点注意:(1)机械波的频率由波源决定,与传播的介质无关。(2)机械波从一种介质进入另一种介质,波的频率不会改变。波速、波长都改变。

3.波长、频率和波速【提示】机械波的频率的两点注意:二、横波的图象1.坐标轴x轴:各质点

平衡位置

的连线。

y轴:沿质点振动方向,表示质点的

位移

。

2.物理意义:表示介质中各质点在某一时刻相对各自

平衡位置

的位移。

3.图象形状:横波的图象是

正弦

(或余弦)曲线,如图所示。

二、横波的图象(全国通用)高考物理-一轮复习-第十三章-机械振动与机械波-光-电磁波与相对论-第2讲-机械波课件【提示】波的衍射的三点注意:(1)发生明显衍射的条件是缝、孔或障碍物与波长相比很小,而不是要求缝、孔或障碍物一定要小。(2)任何波都能发生衍射现象,衍射不需要条件。

【提示】波的衍射的三点注意:考点二考点三考点一考点一

机械波的图象与波的传播1.要形成机械波首先要存在波源质点的振动,其次还必须存在传播振动的介质,所以机械波只能依靠介质传播。2.介质中各质点是在它前面质点带动下才振动起来的,因此,各质点的起振方向总是跟波源质点的起振方向相同。3.每个质点的起振时刻总要比它前面质点起振迟一些,不是同时起振,这样当各质点都振动起来后,某一时刻对平衡位置的位移是不同的,从整体上看,有的地方凸起,有的地方下凹。

考点二考点三考点一考点一机械波的图象与波的传播考点二考点三考点一典例1

一根弹性绳沿x轴方向放置,左端在原点O,用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为1s的简谐运动,于是在绳上形成一列简谐波如图。求:(1)若从波传到平衡位置在x=1m处的M质点时开始计时,那么经过的时间Δt等于多少时,平衡位置在x=4.5m处的N质点恰好第一次沿y轴正方向通过平衡位置?在图中准确画出当时弹性绳上的波形。(2)从绳的左端点开始做简谐运动起,当它通过的总路程为88cm时,N质点振动通过的总路程是多少?考点二考点三考点一典例1一根弹性绳沿x轴方向放置,左端在原考点二考点三考点一考点二考点三考点一考点二考点三考点一考点二考点三考点一考点二考点三考点一1.(多选)如图,a、b、c、d是均匀介质中x轴上的四个质点,相邻两点的间距依次为2m、4m和6m。一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播,在t=0时刻到达质点a处,质点a由平衡位置开始竖直向下运动,t=3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是

(ACD)A.在t=6s时刻波恰好传到质点d外B.在t=5s时刻质点c恰好到达最高点C.质点b开始振动后,其振动周期为4sD.在4s<t<6s的时间间隔内质点c向上运动

【解析】因为a开始时向下运动,经过t=3s后恰好第一次到达最高点,所以波的周期为T=4s,波长λ=vT=8m,在t=6s时波向前传播的距离为s=vt=12m,即恰好传到d点,A项正确;当t=3s时,波向前传播了6m,传到c点,c点向下运动,再经过2s恰好处于平衡位置,B项错误;b振动的周期即为波的周期,所以C项正确;在4s<t<6s的时间内质点c从最低点运动到最高点,D项正确。

考点二考点三考点一1.(多选)如图,a、b、c、d是均匀介质考点二考点三考点一1.(多选)如图,a、b、c、d是均匀介质中x轴上的四个质点,相邻两点的间距依次为2m、4m和6m。一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播,在t=0时刻到达质点a处,质点a由平衡位置开始竖直向下运动,t=3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是

(ACD)A.在t=6s时刻波恰好传到质点d外B.在t=5s时刻质点c恰好到达最高点C.质点b开始振动后,其振动周期为4sD.在4s<t<6s的时间间隔内质点c向上运动

【解析】因为a开始时向下运动,经过t=3s后恰好第一次到达最高点,所以波的周期为T=4s,波长λ=vT=8m,在t=6s时波向前传播的距离为s=vt=12m,即恰好传到d点,A项正确;当t=3s时,波向前传播了6m,传到c点,c点向下运动,再经过2s恰好处于平衡位置,B项错误;b振动的周期即为波的周期,所以C项正确;在4s<t<6s的时间内质点c从最低点运动到最高点,D项正确。

考点二考点三考点一1.(多选)如图,a、b、c、d是均匀介质考点二考点三考点一2.(多选)一列简谐横波沿x轴传播,t=0时的波形如图所示,质点A与质点B相距1m,A点速度沿y轴正方向;t=0.02s时,质点A第一次到达正向最大位移处,由此可知

(ABD)A.此波沿x轴负方向传播B.此波的传播速度为25m/sC.从t=0时起,经过0.04s,质点A沿波传播方向迁移了1mD.在t=0.04s时,质点B处在平衡位置,速度沿y轴正方向

考点二考点三考点一2.(多选)一列简谐横波沿x轴传播,t=0考点二考点三考点一考点二考点三考点一考点二考点三考点一考点二

振动图象和波动图象的综合应用

考点二考点三考点一考点二振动图象和波动图象的综合应用考点二考点三考点一典例2

(多选)图甲为一列简谐横波在t=2s时的波形图,图乙为介质中平衡位置在x=1.5m处的质点的振动图象,P是平衡位置为x=2m的质点。下列说法正确的是

(

)A.波速为0.5m/sB.波沿x轴正方向传播C.0~2s内质点P运动的路程为8cmD.0~2s内质点P向y轴正方向运动E.t=7s时,质点P在平衡位置

考点二考点三考点一典例2(多选)图甲为一列简谐横波在t=2考点二考点三考点一【参考答案】AC考点二考点三考点一【参考答案】AC考点二考点三考点一【归纳总结】

“一分、一看、二找”巧解波动图象与振动图象的综合类问题:(1)分清振动图象与波动图象。此问题最简单,只要看清横坐标即可,横坐标为x则为波动图象,横坐标为t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。(3)找准波动图象对应的时刻。(4)找准振动图象对应的质点。

考点二考点三考点一【归纳总结】“一分、一看、二找”巧解波动考点二考点三考点一1.(多选)一列简谐横波,某时刻的图象如图甲所示,从该时刻开始计时,A质点的振动图象如图乙所示,则

(BC)A.波沿x轴正向传播B.波速是25m/sC.经过Δt=0.4s,质点A通过的路程是4mD.质点P比质点Q先回到平衡位置

考点二考点三考点一1.(多选)一列简谐横波,某时刻的图象如图考点二考点三考点一考点二考点三考点一2.一简谐横波沿x轴正向传播,t=0时刻的波形如图(a)所示,x=0.30m处的质点的振动图象如图(b)所示,该质点在t=0时刻的运动方向沿y轴

正向

(填“正向”或“负向”)。已知该波的波长大于0.30m,则该波的波长为

0.8

m。

考点二考点三考点一2.一简谐横波沿x轴正向传播,t=0时刻的波形如图(a)所示考点二考点三考点一考点三

波的干涉、衍射、多普勒效应1.对波的干涉的理解(1)加强点与减弱点的比较

考点二考点三考点一考点三波的干涉、衍射、多普勒效应考点二考点三考点一

考点二考点三考点一

考点二考点三考点一

考点二考点三考点一

考点二考点三考点一考点二考点三考点一考点二考点三考点一典例3

如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇。图中实线表示波峰,虚线表示波谷,c和f分别为ae和bd的中点,则:(1)在a、b、c、d、e、f六点中,振动加强的点是

,振动减弱的点是

。

(2)若两振源S1和S2振幅相同,此时刻位移为零的点是

。

(3)画出此时刻ace连线上,以a为起点的一列完整波形,标出e点。

考点二考点三考点一典例3如图表示两个相干波源S1、S2产生考点二考点三考点一【解题思路】(1)a、e两点分别是波谷与波谷、波峰与波峰相交的点,故此两点为振动加强点;c点处在a、e连线上,且从运动的角度分析a点的振动形式恰沿该线传播,故c点是振动加强点,同理b、d是减弱点,f也是减弱点。(2)因为S1、S2振幅相同,振动最强区的振幅为2A,最弱区的振幅为零,位移为零的是b、d、f。(3)图中对应时刻a处在两波谷的交点上,即此刻a在波谷,同理e在波峰,所以所对应的波形如答案中图所示。

【参考答案】

(1)a、c、e

b、d、f

(2)b、d、f

(3)如图所示

考点二考点三考点一【解题思路】(1)a、e两点分别是波谷与波考点二考点三考点一【归纳总结】

(1)在稳定的干涉图样中,加强区的点始终加强,减弱区的点始终减弱,但加强点的位移时刻在改变,某时刻可能为零,相同的两列波的干涉,减弱区域的点一直静止不动。从干涉图样中区分波峰和波谷,画图象。(2)波的特有现象指的是波的干涉、衍射、多普勒效应,掌握好它们发生的条件及特性是关键。

考点二考点三考点一【归纳总结】(1)在稳定的干涉图样中,加考点二考点三考点一考点二考点三考点一考点二考点三考点一2.如图所示,在某一均匀介质中,A、B是振动情况完全相同的两个波源,其简谐运动表达式均为x=0.1sin(20πt)m,介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4m和5m,两波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方向传播,波速都是10m/s。(1)求简谐横波的波长。(2)P点是振动加强点还是振动减弱点?考点二考点三