高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 機(jī)械波

1、高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 機(jī)械波課件第1頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四一、機(jī)械波的形成和傳播特點(diǎn)1.機(jī)械波的產(chǎn)生條件:振源、介質(zhì)。2.機(jī)械波的分類知識(shí)梳理(1)橫波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直。(2)縱波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上。第2頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四3.機(jī)械波的傳播(1)在同一種均勻介質(zhì)中機(jī)械波的傳播是勻速的。波速、波長和頻率(周期)之間滿足公式:v=f=。(2)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是在各自的平衡位置附近振動(dòng),是變加速運(yùn)動(dòng),介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移。(3)機(jī)械波傳播的是振動(dòng)形式、能量和信息。(4)機(jī)械波的頻率由

2、波源決定,而傳播速度由介質(zhì)決定。第3頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四二、波的圖象1.坐標(biāo)軸x軸:各質(zhì)點(diǎn)平衡位置的連線。y軸:沿質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向,表示質(zhì)點(diǎn)的位移。2.波的圖象的物理意義表示介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻相對(duì)各自平衡位置的位移。3.波的圖象的形狀簡(jiǎn)諧波的圖象是正弦(或余弦)曲線,如圖所示。第4頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四三、波的特有現(xiàn)象1.一切波都能發(fā)生反射、折射、衍射、干涉。其中衍射、干涉是波特有的性質(zhì)。(1)衍射:波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是:障礙物(或小孔)的尺寸比波長小或相差不多。(2)干涉:頻率相同

3、的兩列波疊加,使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng),某些區(qū)第5頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四域的振動(dòng)減弱,這種現(xiàn)象叫做波的干涉。產(chǎn)生干涉的必要條件是:兩列波的頻率相同。在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi),振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng),振動(dòng)減弱點(diǎn)始終減弱。波峰和波峰疊加得到振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),波谷和波谷疊加也得到振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),波峰和波谷疊加得到振動(dòng)減弱點(diǎn)。2.多普勒效應(yīng)波源相對(duì)觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者觀察到的頻率高于或低于波的實(shí)際頻率的現(xiàn)象。第6頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四1.(1)相距一個(gè)(或整數(shù)個(gè))波長的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移在任何時(shí)刻都相同,而且振動(dòng)速度的大小和方向也相同。()(2)在穩(wěn)定的

4、干涉圖樣中,加強(qiáng)區(qū)的點(diǎn)始終加強(qiáng),減弱區(qū)的點(diǎn)始終減弱,但加強(qiáng)點(diǎn)的位移時(shí)刻在改變。()(3)障礙物尺寸比波長大時(shí),能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。()(4)波的傳播在時(shí)間上有周期性,在空間上也有周期性。()答案(1)(2)(3)(4)第7頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四2.如圖所示是一列向右傳播的簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖象。如果此列波的波速為2.4 m/s,則在傳播過程中位于x軸上x=0.3 m到x=0.6 m之間的某質(zhì)點(diǎn)P,從這一時(shí)刻起在1 s 內(nèi)所通過的路程為()第8頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四A.2.56 cmB.2.4 cmC.0.16 m

5、D.0.02 m答案C由波的圖象可知,此列波的波長為1.2 m,振幅為2 cm,周期為T=0.5 s,波中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)所經(jīng)過的路程一定等于4倍振幅,在兩個(gè)周期內(nèi)所走過的路程一定等于8倍振幅,所以在1 s內(nèi)通過的路程為0.16 m。第9頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四3.如圖甲所示為一列簡(jiǎn)諧橫波在t=20 s時(shí)的波形圖,圖乙是這列波中P點(diǎn)的振動(dòng)圖線,那么該波的傳播速度和傳播方向是()A.v=25 cm/s,向左傳播B.v=50 cm/s,向左傳播C.v=25 cm/s,向右傳播D.v=50 cm/s,向右傳播第10頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28

6、分，星期四答案B由振動(dòng)圖象知周期T=2 s,由波動(dòng)圖象知波長=100 cm=1 m,得v=/T=0.5 m/s=50 cm/s,所以先排除選項(xiàng)A、C。由圖乙知此時(shí)刻P質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng),由質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系,得出波向左傳播,故B正確,D錯(cuò)誤。第11頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四4.(多選)如圖所示,一列沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻的波形圖如圖甲所示,若從此刻開始計(jì)時(shí),圖乙表示某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象,則下列選項(xiàng)中正確的是()A.若波沿x軸正方向傳播,則圖乙表示a點(diǎn)的振動(dòng)圖象B.若波沿x軸正方向傳播,則圖乙表示b點(diǎn)的振動(dòng)圖象C.若波沿x軸負(fù)方向傳播,則圖乙表示c點(diǎn)的振動(dòng)

7、圖象D.若波沿x軸負(fù)方向傳播,則圖乙表示d點(diǎn)的振動(dòng)圖象第12頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四答案BD圖乙表示質(zhì)點(diǎn)從平衡位置開始向正方向運(yùn)動(dòng),因此可能是b、d點(diǎn)的振動(dòng)圖象,若波沿x軸正方向傳播,b點(diǎn)從平衡位置向上振動(dòng),圖乙表示b點(diǎn)的振動(dòng)圖象,B正確;若波沿x軸負(fù)方向傳播,d點(diǎn)從平衡位置向上振動(dòng),圖乙表示d點(diǎn)的振動(dòng)圖象,D正確。第13頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四1.波傳到任意一點(diǎn),該點(diǎn)的起振方向都和波源的起振方向相同。2.介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)做的都是受迫振動(dòng),所以任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期都和波源的相同。因此可以斷定:波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì),由于介質(zhì)的

8、情況不同,它的波長和波速可以改變,但頻率和周期都不會(huì)改變。3.相隔波長整數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn),振動(dòng)狀態(tài)總相同,相隔半波長奇數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn),振動(dòng)狀態(tài)總相反。重難一機(jī)械波的形成與傳播重難突破第14頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四(或能量)向外平移的速度,即波速。在同一均勻介質(zhì)中波動(dòng)的傳播是勻速的,與波動(dòng)頻率無關(guān)。波動(dòng)中各質(zhì)點(diǎn)都在平衡位置附近做周期性振動(dòng),是變加速運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)并沒沿波的傳播方向隨波遷移。因此要區(qū)分開這兩個(gè)速度。4.波速與振速的區(qū)別波源振動(dòng)幾個(gè)周期,波形就向外平移幾個(gè)波長,這個(gè)比值就表示了波形第15頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四A.此時(shí)P(-2

9、 m,0 cm)、Q(2 m,0 cm)兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向相同B.再經(jīng)過0.5 s質(zhì)點(diǎn)N剛好在(-5 m,20 cm)位置C.能與該波發(fā)生干涉的橫波的頻率一定為3 HzD.波的頻率與波源的振動(dòng)頻率無關(guān)典例1在某一均勻介質(zhì)中由波源O發(fā)出的簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播,某時(shí)刻的波形如圖,其波速為5 m/s,則下列說法正確的是()第16頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四題圖知=2 m,由v=得T=0.4 s,所以t=0.5 s=1T時(shí),由平移法可得波再傳播1,N處于波峰,B正確。因該波的頻率f=2.5 Hz,所以頻率為3 Hz的橫波不滿足干涉條件,C錯(cuò)誤。波的頻率與波源的振動(dòng)頻率相同,D錯(cuò)

10、誤。答案AB解析由同側(cè)法可得P、Q兩點(diǎn)振動(dòng)方向均沿y軸負(fù)方向,所以A正確。由第17頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四1-1如圖所示,一列簡(jiǎn)諧橫波沿+x方向傳播。已知在t=0時(shí),波傳播到x軸上的B質(zhì)點(diǎn),在它左邊的A質(zhì)點(diǎn)位于負(fù)最大位移處;在t=0.6 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)A第二次出現(xiàn)在正的最大位移處。(1)這列簡(jiǎn)諧波的波速是m/s。(2)t=0.6 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)D已運(yùn)動(dòng)的路程是m。答案(1)5(2)0.1解析(1)波長=2 m,由題述可知周期T=0.4 s,這列簡(jiǎn)諧波的波速是v=/T=5 m/s。(2)t=0.6 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)D已振動(dòng)0.5個(gè)周期,運(yùn)動(dòng)的路程是2個(gè)振幅,為2A=10 cm

11、=0.1 m。第18頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四第19頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四 振動(dòng)圖象波動(dòng)圖象研究對(duì)象一振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿傳播方向所有介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)研究內(nèi)容一質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律圖象物理意義一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移圖線變化已有圖形不變圖象隨時(shí)間沿傳播方向平移重難二振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象的區(qū)別第20頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四一個(gè)完整曲線占橫坐標(biāo)的距離表示一個(gè)周期表示一個(gè)波長第21頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四典例2一列簡(jiǎn)諧橫波,某時(shí)刻的圖象

12、如圖甲所示,從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí),A質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖乙所示,則()A.波沿x軸正向傳播B.波速是25 m/sC.經(jīng)過t=0.4 s,質(zhì)點(diǎn)A通過的路程是4 mD.質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q先回到平衡位置第22頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四必定沿x軸負(fù)方向傳播,A錯(cuò)誤。由圖甲知=20 m,由圖乙知T=810-1s,所以波速v=25 m/s,B正確。0.4 s=,所以質(zhì)點(diǎn)A通過的路程為2A=4 m,C正確。由于波沿x軸負(fù)方向傳播,P點(diǎn)振動(dòng)方向向下,回到平衡位置的時(shí)間大于,而Q點(diǎn)回到平衡位置的時(shí)間為,所以D錯(cuò)誤。答案BC解析由A質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象知A質(zhì)點(diǎn)在t=0時(shí)刻由平衡位置向上振動(dòng),則波第

13、23頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四2-1(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖如圖甲所示,圖中P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為x=1.5 m和x=4.5 m。P點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖乙所示。在下列四幅圖中,Q點(diǎn)的振動(dòng)圖象可能是()第24頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四答案BC解析由圖甲知該波的波長=4 m,而P、Q兩質(zhì)點(diǎn)間間距x=3 m=,則兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)步調(diào)相差T,結(jié)合圖乙知A、D兩項(xiàng)均錯(cuò)誤。因波的傳播方向未知,故無法判定Q點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)相比于P點(diǎn)是超前還是滯后,B、C均正確。第25頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四2-2圖甲為一

14、列簡(jiǎn)諧橫波在t=0.10 s時(shí)刻的波形圖,P是平衡位置為x=1.0 m處的質(zhì)點(diǎn),Q是平衡位置為x=4.0 m處的質(zhì)點(diǎn),圖乙為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象,則()A.t=0.15 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q的加速度達(dá)到負(fù)向最大B.質(zhì)點(diǎn)Q做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為x=10 sin t(cm)C.從t=0.10 s到t=0.25 s,該波沿x軸負(fù)方向傳播了6 mD.從t=0.10 s到t=0.25 s,質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為30 cm第26頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四答案C解析由題圖甲、乙知,該波的波長=8 m,周期T=0.20 s,故波速v=40 m/s,又知t=0.10 s時(shí),Q點(diǎn)振動(dòng)方向向下,故波沿

15、x軸負(fù)方向傳播,t=0.15 s時(shí),Q點(diǎn)處在波谷,其加速度達(dá)正向最大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;Q點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為x=10 sin 10t(cm),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;x=400.15 m=6 m,選項(xiàng)C正確;t=0.10 s時(shí), P點(diǎn)處在7.07 cm處向上振動(dòng),故從t=0.10 s到t=0.25 s,質(zhì)點(diǎn)P通過的路程小于30 cm,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。第27頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四一、波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判方法已知波的傳播方向和某時(shí)刻的圖象可判斷介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向,常用的方法如下:思想方法第28頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四圖象方法(1)

16、微平移法:沿波的傳播方向?qū)⒉ǖ膱D線進(jìn)行一微小平移,然后由兩條波形曲線來判斷例如:波沿x軸正方向傳播,t時(shí)刻波形曲線如圖中實(shí)線所示,將其沿v的方向移動(dòng)一微小距離x,獲得如圖中虛線所示的圖線可以判定:t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)A振動(dòng)方向向下,質(zhì)點(diǎn)B振動(dòng)方向向上,質(zhì)點(diǎn)C振動(dòng)方向向下第29頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四(2)“上、下坡”法:沿著波的傳播方向看,上坡的點(diǎn)向下振動(dòng),下坡的點(diǎn)向上振動(dòng)。即“上坡下、下坡上”例如:圖中A點(diǎn)向上振動(dòng),B點(diǎn)向下振動(dòng),C點(diǎn)向上振動(dòng)(3)逆向描跡法:逆著波的傳播方向用鉛筆描波形曲線,筆頭向上動(dòng),質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向向上,筆頭向下動(dòng),質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向就向下第30頁，共

17、35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四(4)同側(cè)法:質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在波的圖象的同一側(cè)。如圖所示當(dāng)已知質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷波的傳播方向時(shí),仍應(yīng)用上述方法,只不過是上述方法的逆向思維。第31頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四典例1圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0.10 s時(shí)刻的波形圖,P是平衡位置為x=1 m處的質(zhì)點(diǎn),Q是平衡位置為x=4 m處的質(zhì)點(diǎn),圖乙為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象。則波傳播的速度為m/s,t=0.15 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸方向(選填“正”或“負(fù)”)。解析從乙圖可得周期為T=0.20 s,從甲圖可得波長=8 m,波速為v=4第32頁，共35頁

18、，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四0 m/s,t=0.10 s時(shí),Q質(zhì)點(diǎn)在平衡位置且向y軸負(fù)方向振動(dòng),可根據(jù)甲圖判斷出波向x軸負(fù)方向傳播,質(zhì)點(diǎn)P向y軸正方向運(yùn)動(dòng),再過時(shí),P質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向。答案40負(fù)二、利用波傳播的周期性、雙向性解題1.波的圖象的周期性:相隔時(shí)間為周期整數(shù)倍的兩個(gè)時(shí)刻的波形相同,從而使題目的解答出現(xiàn)多解的可能。2.波傳播方向的雙向性:在題目未給出傳播方向時(shí),要考慮到波可沿x軸正向或負(fù)向傳播的兩種可能性。解析從乙圖可得周期為T=0.20 s,從甲圖可得波長=8 m,波速為v=4第33頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四典例2一列簡(jiǎn)諧波沿x軸方向傳播,已知x軸上x1=0和x2=1 m兩處質(zhì)點(diǎn)P、Q的振動(dòng)圖象分別如圖甲和圖乙所示,求此波的傳播速度。甲乙第34頁，共35頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)28分，星期四解析由所給出的振動(dòng)圖象可知周期T=410-3 s。由圖象可知t=