2022届高考物理一轮复习-第7章-第2课时-机械波的形成和传播-波的图象课件-人教大纲版2

考纲要求三年考情热点考向考点要求2007年2008年2009年振动在介质中传播——波．横波和纵波．横波的图象、波长、频率和波速的关系Ⅱ全国卷Ⅱ(T15·选择)上海物理(T9·选择)天津理综(T21·选择)江苏物理(T5·选择)全国理综Ⅰ(T16·选择)全国理综Ⅱ(T17·选择)北京理综(T16·选择)天津理综(T21·选择)全国卷Ⅰ(T20·选择)全国卷Ⅱ(T14·选择)北京卷(T17·选择)天津卷(T8·选择)福建卷(T17·选择)四川卷(T19·选择)浙江卷(T21·选择)机械波在高考中出现率几乎达100%，命题频率最高的知识点是波的图象、波速、波长与频率的关系，更多的时候，波的图象和振动图象同时考查，有时还需将两者进行转化，因此这些内容都要做到重点理解和掌握，题型以选择题为主，题目难度中等或中等偏下，但试题信息容量大，综合性强，一道题往往考查多个概念和规律.第2课时机械波的形成和传播波的图象第一页，编辑于星期一：十四点七分。第一页，编辑于星期四：二十点三十七分。1．机械波的产生条件及其特点(1)产生条件：①

；②

．(2)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

．波源介质形式能量迁移第二页，编辑于星期一：十四点七分。第二页，编辑于星期四：二十点三十七分。②介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与

振动周期和频率相同．③各质点开始振动(即起振)的方向均

．④一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为

，位移为

．1．有机械振动一定能形成机械波吗？2．波源停止振动，机械波也将停止传播，这种说法对吗？波源的相同4A零思考：第三页，编辑于星期一：十四点七分。第三页，编辑于星期四：二十点三十七分。 提示：1.机械波的形成条件有两个：有机械振动，有传播介质，二者缺一不可． 2．这种说法不对，波源虽然停止了振动，但波传播方向上介质中各质点仍然在 振动，已有的振动形式也将继续传播．2． 机械波的分类 (1)横波：质点振动方向与波的传播方向

的波，有

(凸部)和

(凹部)． (2)纵波：质点振动方向与波的传播方向在

的波，有

和

．垂直波峰波谷同一条直线疏部密部第四页，编辑于星期一：十四点七分。第四页，编辑于星期四：二十点三十七分。3．波长、波速、频率及其关系(1)波长在波的传播方向上，相对平衡位置的

总是相等的两个相邻的质点间的距离，用λ表示．(2)波速波在介质中的传播速度．由

本身的性质决定．(3)频率由

决定，等于

的振动频率．位移介质波源波源第五页，编辑于星期一：十四点七分。第五页，编辑于星期四：二十点三十七分。(4)波长、波速和频率的关系①公式关系：v＝

.②适用条件：对机械波、电磁波均适用．质点的振速与波速有何不同？提示：①波速：波源振动几个周期，波形就向外平移几个波长，这个比值就表示了波形(或能量)向外平移的速度．在同一种均匀介质中波动的传播是匀速的，与波动频率无关．②振速：质点的振动速度．波动中各质点都在平衡位置附近做周期性振动，是变速运动，质点并不沿波的传播方向随波迁移．λf思考：第六页，编辑于星期一：十四点七分。第六页，编辑于星期四：二十点三十七分。1．机械波有哪些特点？(1)介质依存性：机械波离不开介质，真空中不能传播机械波．(2)能量信息性：机械波传播的是振动的形式，因此机械波可以传递能量、传递信息．(3)传播不移性：在波的传播方向上，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波定向迁移．第七页，编辑于星期一：十四点七分。第七页，编辑于星期四：二十点三十七分。(4)时空重复性：机械波传播时，介质中的质点不断地重复着振源的振动形式．(5)周期、频率同源性：介质(包括在不同介质)中各质点的振动周期和频率都等于振源的振动周期和频率，而且在传播过程中保持稳定．(6)起振同向性：各质点开始振动的方向与振源开始振动的方向相同．第八页，编辑于星期一：十四点七分。第八页，编辑于星期四：二十点三十七分。2．对波长的理解(1)在波的传播方向上，两个相邻的振动步调总是相同的质点间的距离．(2)质点振动一个周期，波传播的距离．(3)在横波中两个相邻的波峰(或两个相邻的波谷)之间的距离；在纵波中两个相邻的密部(或两个相邻的疏部)之间的距离．(4)在简谐横波的波形图线中，一个完整的正(余)弦曲线在横轴所截取的距离．波长是由介质和波源频率共同决定．第九页，编辑于星期一：十四点七分。第九页，编辑于星期四：二十点三十七分。图7－2－11．如图7－2－1所示是同一机械波在两种不同介质中传播的波动图象，从图中可以直接观察到发生变化的物理量是()A．波速 B．频率 C．周期D．波长解析：同一机械波在不同介质中传播的频率，周期相同，从图上能观察到波长发生了变化，由v＝λf知波速同时也变化了，故只有D项正确．答案：D第十页，编辑于星期一：十四点七分。第十页，编辑于星期四：二十点三十七分。2.图7－2－2如图7－2－2所示，一个小石子落入平静的湖面中央，圆形波纹一圈圈向外传播，有一片树叶落在水面上，则树叶()A．逐渐漂向湖心 B．逐渐漂向湖畔C．在落下的地方上下动荡 D．沿树叶所在的圆圈做圆周运动第十一页，编辑于星期一：十四点七分。第十一页，编辑于星期四：二十点三十七分。解析：波是振动在介质里的传播，传播的是振动这种运动形式，介质中各个质点都在自己的平衡位置附近做往复运动，介质并没有迁移，树叶落在水面上，它随这部分水振动，不会迁移到别处．答案：C第十二页，编辑于星期一：十四点七分。第十二页，编辑于星期四：二十点三十七分。1．坐标轴：取各质点平衡位置的连线作为x轴，表示质点

；取过波源质点的振动方向作为y轴，表示质点

．2．意义：在波的传播方向上，介质中质点在某一时刻相对各自

的位移．3．形状：

或

曲线．平衡位置位移平衡位置正弦余弦第十三页，编辑于星期一：十四点七分。第十三页，编辑于星期四：二十点三十七分。振动图象与波动图象的区别？振动图象波动图象研究对象一个振动质点沿波传播方向所有的质点研究内容一个质点位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图象物理意义表示一个质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移第十四页，编辑于星期一：十四点七分。第十四页，编辑于星期四：二十点三十七分。图象信息(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)各时刻质点位移(4)各时刻速度、加速度方向(1)波长、振幅(2)任意一质点此刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度方向(4)传播方向、振动方向的互判形象比喻记录着一个人一段时间内活动的录像带记录着许多人某时刻动作表情的集体照片图象变化随时间推移图象延续，但已有形状不变随时间推移，图象沿传播方向平移，已有形状改变一完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长第十五页，编辑于星期一：十四点七分。第十五页，编辑于星期四：二十点三十七分。3.图7－2－3如图7－2－3所示的是一列向右传播的横波在某时刻的波形图象，由图象可知()A．质点b此时位移为0 B．质点b此时向－y方向运动C．质点d的振幅是2cm D．质点d此时加速度为正第十六页，编辑于星期一：十四点七分。第十六页，编辑于星期四：二十点三十七分。解析：由图象可知质点b此时位于平衡位置，其位移为0，故选项A正确．由于波向右传播，质点b与质点a相比较，a靠波源近，a的振动超前b，a此时处于正向最大位移处，b正在向正向最大位移处运动，故b向＋y方向运动，选项B错误．简谐波在传播时介质中各质点的振幅都相等，尽管质点d此时的位移不是最大，但d振动的振幅仍是2cm，故选项C正确．质点d此时的位移方向为负，由a＝可知，此时质点d的加速度为正，故选项D正确．答案：ACD第十七页，编辑于星期一：十四点七分。第十七页，编辑于星期四：二十点三十七分。【例1】一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时的波形如图7－2－4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()图7－2－4第十八页，编辑于星期一：十四点七分。第十八页，编辑于星期四：二十点三十七分。A．此波的传播速度为25m/sB．此波沿x轴负方向传播C．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轴负方向第十九页，编辑于星期一：十四点七分。第十九页，编辑于星期四：二十点三十七分。①因A在t＝0时振动方向已知，可以判断出波向左传播．②t＝0.02s时，A第一次达到正向最大位移，可求出其周期．③由公式v＝，可求出其波速．④因周期、波的传播方向已求出，那么，t＝0.04s时，质点B在何处，速度方向如何？第二十页，编辑于星期一：十四点七分。第二十页，编辑于星期四：二十点三十七分。解析：因A、B相距1m，所以波长λ＝2m，因A点速度沿y轴正向，根据微平移法，波向左传播．因t＝0.02s时，质点A第一次到达正向最大位移处，可知波的周期T＝4×0.02s＝0.08s．所以波速v＝m/s＝25m/s，介质中质点只在平衡位置附近振动，所以C项错误．此时B点通过平衡位置沿y轴负方向运动，经0.04s即个周期，质点B将通过平衡位置沿y轴正方向运动，所以D错，A、B正确．故选A、B.答案：AB第二十一页，编辑于星期一：十四点七分。第二十一页，编辑于星期四：二十点三十七分。横波传播方向和质点振动方向的判断方法图象方法微平移法：沿波的传播方向将波的图象进行一微小平移，然后由两条波形曲线来判断．例如：波沿x轴正向传播，t时刻波形曲线如图中实线所示．将其沿v的方向移动一微小距离Δx，获得如在图中虚线所示的图线．可以判定：t时刻质点A振动方向向下，质点B振动方向向上，质点C振动方向向下．“上、下坡”法：沿着波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向上振动．即“上坡下、下坡上”．例如：左图中，A点向上振动，B点向下振动，C点向上振动.第二十二页，编辑于星期一：十四点七分。第二十二页，编辑于星期四：二十点三十七分。1－1如图7－2－5所示，O是波源，a、b、c、d、是波传播方向上处于平衡位置的四个质点，且Oa＝ab＝bc＝cd＝2m，开始时各质点均静止在平衡位置，在t＝0时刻，波源O开始沿y轴正方向做简谐振动，振幅是0.1m，波沿x轴正方向传播，波长λ＝8m．当O点振动的路程为0.5m时，有关a、b、c、d质点运动的描述正确的是()图7－2－5第二十三页，编辑于星期一：十四点七分。第二十三页，编辑于星期四：二十点三十七分。A．a质点正在沿y轴负方向运动B．c质点正在沿y轴正方向运动C．b质点的速度为零，加速度最大D．d质点的速度最大，加速度为零

解析：当O点振动的路程为0.5m时的波形如图所示，a质点在平衡位置沿y轴正方向运动，故A项错误；c质点在平衡位置沿y轴负方向运动，故B项错误；b质点在波谷，速度为零，加速度最大，故C项正确；d质点在波峰，速度为零，加速度最大，故D项错误．答案：C第二十四页，编辑于星期一：十四点七分。第二十四页，编辑于星期四：二十点三十七分。【例2】一列简谐横波，某时刻的图象如图7－2－6甲所示，从该时刻开始计 时，A质点的振动图象如图7－2－6乙所示，则() A．波沿x轴正向传播 B．波速是25m/s C．经过Δt＝0.4s，质点A通过的路程是4m D．质点P比质点Q先回到平衡位置图7－2－6第二十五页，编辑于星期一：十四点七分。第二十五页，编辑于星期四：二十点三十七分。解析：由A质点的振动图象知A质点在t＝0时刻在平衡位置且向上振动，则波必定沿x轴负方向传播，A错误．由图甲知λ＝20m，由图乙知T＝8×10－1s， 所以波速v＝＝25m/s，B正确.0.4s＝，所以质点A通过的路程为2A＝4m，C正确．由于波沿x轴负方向传播，P点振动方向向下，回到平衡位置的时间大于，而Q点回到平衡位置的时间为，所以D错误．答案：BC第二十六页，编辑于星期一：十四点七分。第二十六页，编辑于星期四：二十点三十七分。对于这类已知波动图象和波的传播方向上某质点的振动图象的问题，首先识别哪一个是波动图象，哪一个是振动图象，两者间的联系纽带是周期与振幅．从波动图象上能读出波长，从振动图象上能读出周期，从而可以计算出波的传播速度；再根据某质点的振动图象上所描述的波动的图象对应的时刻的质点的振动方向，就能确定波的传播方向．第二十七页，编辑于星期一：十四点七分。第二十七页，编辑于星期四：二十点三十七分。2－1(2009·全国Ⅰ，20)一列简谐横波在某一时刻的波形图如图7－2－7所示，图中P、Q两质点的横坐标分别为x＝1.5m和x＝4.5m．P点的振动图象如图7－2－8所示．

图7－2－7图7－2－8

第二十八页，编辑于星期一：十四点七分。第二十八页，编辑于星期四：二十点三十七分。在下列四幅图中，Q点的振动图象可能是()解析：由波形图可知，该波的波长为4m，PQ两点间相距个波长，由P点振动图象可知，t＝0时刻，P点通过平衡位置向上运动，若波沿x轴正方向传播，则Q点应在正向的最大位移处，B项正确；若波沿x轴负方向传播，则Q点应在负向最大位移处，C项正确．答案：BC第二十九页，编辑于星期一：十四点七分。第二十九页，编辑于星期四：二十点三十七分。【例3】有一列沿水平绳传播的简谐横波，频率为10Hz，振动方向沿竖直方 向．当绳上的质点P到达其平衡位置且向下运动时，在其右方相距0.6m 处的质点Q刚好到达最高点．由此可知波速和传播方向可能是() A．8m/s，向右传播 B．8m/s，向左传播 C．24m/s，向右传播 D．24m/s，向左传播第三十页，编辑于星期一：十四点七分。第三十页，编辑于星期四：二十点三十七分。(1)读题:“有一列沿水平绳传播的简谐横波”→应考虑左、右两个传播方向．(2)画图：当波向右、左传播时，符合题中条件的最简波形分别如图7－2－9(甲)、(乙)所示．图7－2－9(3)列式：由波空间的周期性可知，结合图，向右传播时，Δx＝λ右；向左传播时，Δx＝λ左，(n＝0,1,2，…)．第三十一页，编辑于星期一：十四点七分。第三十一页，编辑于星期四：二十点三十七分。解析：用波空间的周期性求解．向右传播时v右＝λ右f，联立解出v右＝m/s，取n＝0,1,2，…，对应速度分别为24m/s,4.8m/s,2.67m/s，…，故C正确．向左传播时，v左＝λ左f，联立解出v左＝m/s，取n＝0,1,2，…对应速度分别为8m/s,3.43m/s,2.18m/s，…，故B正确．故选B、C.答案：BC第三十二页，编辑于星期一：十四点七分。第三十二页，编辑于星期四：二十点三十七分。解决波动图象中的多解问题的一般思路：1．首先分析出造成多解的原因，波动多解的主要原因：(1)波动图象的周期性，如由Δx＝nλ＋x，Δt＝nT＋t，求v出现多解．(2)波传播的双向性．2．然后由λ＝vT进行计算，若有限定条件，再进行讨论．第三十三页，编辑于星期一：十四点七分。第三十三页，编辑于星期四：二十点三十七分。3－1如图7－2－10所示，a、b是一列横波上的两个质点，它们在x轴上的距离s＝30m，波沿x轴正方向传播，当a振动到最高点时b恰好经过平衡位置；经过3s，波传播了30m，并且a经过平衡位置，b恰好到达最高点，那么()图7－2－10第三十四页，编辑于星期一：十四点七分。第三十四页，编辑于星期四：二十点三十七分。A．这列波的速度一定是10m/sB．这列波的周期一定是3sC．这列波的波长可能是24mD．这列波的频率可能是1.25Hz解析：由经过3s，波传播了30m，可知波速v＝m/s＝10m/s，A正确，由于a点振动到最高点，b恰好在平衡位置，经过3s，a点在平衡位置，b恰好在最高点，所以a、b间可能有：个或个波形，即λ＋nλ＝30或

λ＋nλ＝30.第三十五页，编辑于星期一：十四点七分。第三十五页，编辑于星期四：二十点三十七分。在λ＋nλ＝30系列解中，n＝1时λ＝24m，C正确，而周期的可能解

或T＝s，在T＝s系列解中，n＝0时，T＝4s，B错误，当n＝3时，T＝0.8