2019年度高考物理一輪復習-第十四章-機械振動與機械波-光-電磁波與相對論-第2講-機械波課件

第十四章機械振動與機械波光電磁波與相對論第2講機械波過好雙基關一、機械波1.形成條件(1)有發(fā)生機械振動的

.(2)有傳播

，如空氣、水等.2.傳播特點(1)傳播振動形式、傳播

、傳播信息.(2)質點不隨波

.3.機械波的分類(1)橫波：質點的振動方向與波的傳播方向相互

，有波峰和波谷.(2)縱波：質點的振動方向與波的傳播方向

，有疏部和密部.波源介質能量遷移垂直在同一直線上4.機械波的描述(1)波長(λ)：在波動中，振動相位總是

的兩個

質點間的距離.①在橫波中，兩個相鄰波峰(或波谷)間的距離等于

.②在縱波中，兩個相鄰密部(或疏部)間的距離等于

.(2)頻率(f)：波的頻率等于

振動的頻率.(3)波速(v)：波在介質中的傳播速度，由

本身的性質決定.(4)波長、頻率(或周期)和波速的關系：v＝

＝

.相同相鄰波長波長介質λf波源5.波的圖象(1)坐標軸：橫坐標表示沿波傳播方向上各個質點的

，縱坐標表示該時刻各個質點離開平衡位置的

.(2)意義：表示在波的傳播方向上，某時刻各質點離開

的位移.平衡位置位移平衡位置答案自測1

(多選)下列說法正確的是A.在機械波傳播過程中，介質中的質點隨波的傳播而遷移B.周期或頻率，只取決于波源，而與v、λ無直接關系C.波速v取決于介質的性質，它與T、λ無直接關系D.一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象√√√答案自測2教材P28第1題(多選)簡諧橫波某時刻的波形如圖1所示.P為介質中的一個質點，波沿x軸的正方向傳播.以下說法正確的是A.質點P此時刻的速度沿x軸的正方向B.質點P此時刻的加速度沿y軸的正方向C.再過半個周期時，質點P的位移為負值D.經(jīng)過一個周期，質點P通過的路程為4a√√圖1二、波的干涉和衍射現(xiàn)象多普勒效應1.波的干涉和衍射

波的干涉波的衍射條件兩列波的頻率必須

，相位差保持不變產(chǎn)生明顯衍射的條件：障礙物或孔的

比波長小或相差不多現(xiàn)象形成加強區(qū)和減弱區(qū)相互隔開的穩(wěn)定的________波能夠

或孔繼續(xù)向前傳播相同尺寸干涉圖樣繞過障礙物2.多普勒效應(1)條件：聲源和觀察者之間有

；(2)現(xiàn)象：觀察者感到

發(fā)生變化；(3)實質：聲源頻率不變，觀察者接收到的

變化.相對運動頻率頻率答案自測3教材P35第1題(多選)以下關于波的衍射的說法，正確的是A.波遇到障礙物時，一定會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B.當障礙物的尺寸比波長大得多時，會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象C.當孔的大小比波長小時，會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象D.通常講話產(chǎn)生的聲波，經(jīng)過尺寸為1m左右的障礙物時會發(fā)生明顯的

衍射現(xiàn)象√√研透命題點1.機械波的傳播特點(1)波傳到任意一點，該點的起振方向都和波源的起振方向相同.(2)介質中每個質點都做受迫振動，因此，任一質點的振動頻率和周期都和波源的振動頻率和周期相同.(3)波從一種介質進入另一種介質，由于介質的情況不同，它的波長和波速可能改變，但頻率和周期都不會改變.(4)波經(jīng)過一個周期T完成一次全振動，波恰好向前傳播一個波長的距離，所以v＝

＝λf.命題點一機械波的形成與傳播基礎考點自主悟透2.波的傳播方向與質點振動方向的互判方法

內容圖象“上下坡”法沿波的傳播方向，“上坡”時質點向下振動，“下坡”時質點向上振動“同側”法波形圖上某點表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖線同側“微平移”法將波形沿傳播方向進行微小的平移，再由對應同一x坐標的兩波形曲線上的點來判斷振動方向類型1機械波及波速公式的應用例1

(多選)(2016·全國卷Ⅰ·34(1))某同學漂浮在海面上，雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8m/s的速率向著海灘傳播，但他并不向海灘靠近.該同學發(fā)現(xiàn)從第1個波峰到第10個波峰通過身下的時間間隔為15s.下列說法正確的是A.水面波是一種機械波B.該水面波的頻率為6HzC.該水面波的波長為3mD.水面波沒有將該同學推向岸邊，是因為波傳播時能量不會傳遞出去E.水面波沒有將該同學推向岸邊，是因為波傳播時振動的質點并不隨波

遷移答案解析√√√解析水面波是機械振動在水面上傳播，是一種典型機械波，A對；波傳播過程中，傳播的是振動形式，能量可以傳送出去，但質點并不隨波遷移，D錯，E對.變式1

(多選)(2016·天津理綜·7)在均勻介質中坐標原點O處有一波源做簡諧運動，其表達式為y＝5sin(t)，它在介質中形成的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時刻波剛好傳播到x＝12m處，波形圖象如圖2所示，則A.此后再經(jīng)6s該波傳播到x＝24m處B.M點在此后第3s末的振動方向沿y軸正方向C.波源開始振動時的運動方向沿y軸負方向D.此后M點第一次到達y＝－3m處所需時間是2s答案解析圖2√√因波傳到x＝12m處時，質點向y軸正方向振動，故波源開始振動時的運動方向沿y軸正方向，選項C錯誤；類型2波動與質點振動的綜合分析例2

(多選)(2017·全國卷Ⅲ·34(1))如圖3，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，實線為t＝0時的波形圖，虛線為t＝0.5s時的波形圖.已知該簡諧波的周期大于0.5s.關于該簡諧波，下列說法正確的是A.波長為2mB.波速為6m/sC.頻率為1.5HzD.t＝1s時，x＝1m處的質點處于波峰E.t＝2s時，x＝2m處的質點經(jīng)過平衡位置答案解析圖3√√√解析由題圖波形圖可知，波長λ＝4m，故A錯誤；t＝2s＝3T時，x＝2m處的質點正經(jīng)過平衡位置向上運動，故E正確.變式2

(多選)(2016·全國卷Ⅲ·34(1))由波源S形成的簡諧橫波在均勻介質中向左、右傳播.波源振動的頻率為20Hz，波速為16m/s.已知介質中P、Q兩質點位于波源S的兩側，且P、Q和S的平衡位置在一條直線上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之間的距離分別為15.8m、14.6m.P、Q開始振動后，下列判斷正確的是A.P、Q兩質點運動的方向始終相同B.P、Q兩質點運動的方向始終相反C.當S恰好通過平衡位置時，P、Q兩點也正好通過平衡位置D.當S恰好通過平衡位置向上運動時，P在波峰E.當S恰好通過平衡位置向下運動時，Q在波峰√√√答案解析

命題點二波動圖象和振動圖象的理解和應用能力考點師生共研圖象類型振動圖象波動圖象研究對象一振動質點沿波傳播方向的所有質點研究內容一質點的位移隨時間的變化規(guī)律某時刻所有質點的空間分布規(guī)律圖象物理意義表示同一質點在各時刻的位移表示某時刻各質點的位移圖象信息(1)質點振動周期(2)質點振幅(3)某一質點在各時刻的位移(4)各時刻速度、加速度的方向(1)波長、振幅(2)任意一質點在該時刻的位移(3)任意一質點在該時刻的加速度方向(4)傳播方向、振動方向的互判圖象變化隨著時間推移，圖象延續(xù)，但已有形狀不變隨著時間推移，波形沿傳播方向平移一完整曲線占橫坐標的距離表示一個周期表示一個波長例3

(多選)(2017·安徽江南十校聯(lián)考)一簡諧機械橫波沿x軸負方向傳播，已知波的波長為8m，周期為2s，t＝1s時刻波形如圖4甲所示，a、b是波上的兩個質點.圖乙是波上某一點的振動圖象.則下列說法正確的是A.圖乙可以表示d質點的振動B.圖乙可以表示b質點的振動C.a、b兩質點在t＝1.5s時速度大

小相同D.該波傳播速度為v＝4m/sE.t＝0時b質點速度沿y軸正方向圖4√√√答案解析解析a、b、d三質點中在t＝1s時位于平衡位置的是b和d質點，其中d質點向上振動、b質點向下振動，則題圖乙可以表示d質點的振動，A項正確，B項錯誤；t＝1.5s時的波形圖如圖a所示，則知此時a質點速度大于b質點速度，C項錯誤；由題圖甲可知λ＝8m，由題圖乙可知T＝2s，則波速v＝

＝4m/s，D項正確；t＝0時波形如圖b所示，此時b質點速度沿y軸正方向，E項正確.變式3

(多選)(2017·河南六市一聯(lián))某橫波在介質中沿x軸傳播，圖5甲為t＝0.75s時的波形圖，圖乙為P點(x＝1.5m處的質點)的振動圖象，那么下列說法正確的是A.該波向左傳播，波速為2m/sB.質點L與質點N的運動方向總相反C.t＝1.0s時，質點P處于平衡位置，并正在往y軸

正方向運動D.在0.5s時間內，質點P向右運動了1mE.若該波波長越大，則越容易發(fā)生明顯的衍射√圖5√答案解析√由題圖乙可知t＝1.0s時，質點P處于平衡位置，并正在往y軸負方向運動，C項錯誤；波動過程中各質點只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波遷移，D項錯誤；由發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知，E項正確.1.波動問題多解的主要因素(1)周期性①時間周期性：時間間隔Δt與周期T的關系不明確.②空間周期性：波傳播的距離Δx與波長λ的關系不明確.(2)雙向性①傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定.②振動方向雙向性：質點振動方向不確定.

命題點三波傳播的周期性和多解性問題能力考點師生共研2.解決波的多解問題的思路一般采用從特殊到一般的思維方法，即找出一個周期內滿足條件的關系Δt或Δx，若此關系為時間，則t＝nT＋Δt(n＝0,1,2，…)；若此關系為距離，則x＝nλ＋Δx(n＝0,1,2，…).例4

(2017·湖南長沙模擬)如圖6中實線是一列簡諧橫波在t1＝0時刻的波形，虛線是這列波在t2＝0.5s時刻的波形.(1)寫出這列波的波速表達式；答案解析圖6答案見解析解析由題圖圖象可知λ＝8m當波向左傳播時，波傳播距離為(2)若波速大小為74m/s，波速方向如何？答案解析答案見解析解析若波速大小為74m/s，在Δt＝t2－t1時間內波傳播的距離為s＝v·Δt＝74×0.5m＝37m.變式4一簡諧橫波在均勻介質中沿水平方向直線傳播，A、B為介質中的兩個質點，其振動圖象分別如圖7甲和乙所示，A、B間的水平距離x＝2m，求：(1)該簡諧橫波傳播速度的可能值；答案解析圖7解析由題圖圖象可知，該簡諧波的周期T＝4s解得該簡諧橫波傳播速度的可能值(2)若改變波源的振動頻率，使A、B兩質點的振動同步，求頻率的可能值.答案解析解析設波源振動頻率為f，則有x＝mλ′

(m＝1,2,3，…)v＝λ′f解得頻率的可能值1.波的干涉現(xiàn)象中加強點、減弱點的判斷方法(1)公式法：某質點的振動是加強還是減弱，取決于該點到兩相干波源的距離之差Δr.①當兩波源振動步調一致時.若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動加強；

命題點四波的干涉、衍射和多普勒效應基礎考點自主悟透(2)圖象法：在某時刻波的干涉的波形圖上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點，一定是加強點，而波峰與波谷的交點一定是減弱點，各加強點或減弱點各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成加強線和減弱線，兩種線互相間隔，加強點與減弱點之間各質點的振幅介于加強點與減弱點的振幅之間.2.多普勒效應的成因分析(1)接收頻率：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間內接收到的完全波的個數(shù).(2)當波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率變大，當波源與觀察者相互遠離時，觀察者接收到的頻率變小.例5

(2017·全國卷Ⅰ·34(1))如圖8(a)，在xy平面內有兩個沿z方向做簡諧振動的點波源S1(0,4)和S2(0，－2).兩波源的振動圖線分別如圖(b)和圖(c)所示.兩列波的波速均為1.00m/s.兩列波從波源傳播到點A(8，－2)的路程差為____m，兩列波引起的點B(4,1)處質點的振動相互_____(填“加強”或“減弱”)，點C(0,0.5)處質點的振動相互_____(填“加強”或“減弱”).答案解析2減弱加強圖8解析由幾何關系可知兩波源到A點的距離分別為AS1＝10m，AS2＝8m，所以兩波源到A點的路程差為2m；同理可得，BS1－BS2＝0，為波長的整數(shù)倍，由振動圖象知兩振源振動方向相反，故B點振動減弱；波長λ＝vT＝2m，兩波源到C點的路程差為Δx＝CS1－CS2＝1m＝

，所以C點振動加強.例6

(多選)如圖9甲所示，男同學站立不動吹口哨，一位女同學坐在秋千上來回擺動，據(jù)圖乙，下列關于女同學的感受的說法正確的是A.女同學從A向B運動過程中，她感覺哨聲音調變高B.女同學從E向D運動過程中，她感覺哨聲音調變高C.女同學在點C向右運動時，她感覺哨聲音調不變D.女同學在點C向左運動時，她感覺哨聲音調變低答案√圖9√變式5

(2017·北京理綜·20)物理學原理在現(xiàn)代科技中有許多重要應用.例如，利用波的干涉，可將無線電波的干涉信號用于飛機降落的導航.如圖10所示，兩個可發(fā)射無線電波的天線對稱地固定于飛機跑道兩側，它們類似于楊氏干涉實驗中的雙縫.兩天線同時都發(fā)出波長為λ1和λ2的無線電波.飛機降落過程中，當接收到λ1和λ2的信號都保持最強時，表明飛機已對準跑道.下列說法正確的是A.天線發(fā)出的兩種無線電波必須一樣強B.導航利用了λ1與λ2兩種無線電波之間的干涉C.兩種無線電波在空間的強弱分布穩(wěn)定D.兩種無線電波各自在空間的強弱分布完全重合圖10√答案解析解析無線電波的干涉與強弱無關，故A錯誤；導航利用了λ1與λ1的干涉、λ2與λ2的干涉，并不是λ1與λ2的干涉，故B錯誤；空間中λ1的干涉與λ2的干涉相互疊加，因為每種無線電波干涉后強弱分布穩(wěn)定，故疊加后空間的強弱分布依舊穩(wěn)定，故C正確；由于λ1與λ2不同，故各自在空間的強弱分布不完全重合，故D錯誤.課時作業(yè)1.(多選)下列選項利用了多普勒效應的是A.利用地球上接收到遙遠天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠天體相對于

地球的運動速度B.交通警察向行進中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波，波被運動的汽

車反射回來，根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化，就知道汽車的速度，以

便于進行交通管理C.鐵路工人把耳朵貼在鐵軌上可判斷火車的運動情況D.有經(jīng)驗的戰(zhàn)士利用炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠去答案解析√12345678910111213雙基鞏固練√√解析鐵路工人把耳朵貼在鐵軌上聽火車運動情況屬于利用固體傳聲較快的特點，不是利用多普勒效應，選項C錯誤.123456789101112132.(多選)如圖1所示，S1、S2是兩個相干波源，它們振動同步且振幅相同.實線和虛線分別表示在某一時刻它們所發(fā)出的波的波峰和波谷.圖中所標的a、b、c、d四點中d點到兩波源距離相等，下列說法中正確的有A.該時刻a質點振動最弱，b、c質點振動最強，d質點既不是最強也不是

最弱B.該時刻a質點振動最弱，b、c、d質點振動都最強C.a質點的振動始終是最弱的，b、c、d質點的振動始終是最強的D.再過

后的時刻，a、b、c三個質點都將處于各自的平衡位置，因此振

動最弱答案√12345678910111213√圖13.(多選)關于機械振動與機械波，下列說法正確的是A.機械波的頻率等于振源的振動頻率B.機械波的傳播速度與振源的振動速度相等C.質點振動的方向總是垂直于波傳播的方向D.在一個周期內，沿著波的傳播方向，振動在介質中傳播一個波長的

距離E.機械波在介質中傳播的速度由介質本身決定答案√12345678910111213√√解析解析機械波的頻率等于振源的振動頻率，故A正確；機械波的傳播速度與振源的振動速度無關，故B錯誤；波分橫波和縱波，縱波的質點振動方向與波的傳播方向在同一條直線上，故C錯誤；12345678910111213由v＝

可知，在一個周期內，沿著波的傳播方向，振動在介質中傳播一個波長的距離，故D正確；機械波在介質中傳播的速度由介質本身決定，故E正確.4.(多選)(2017·山西五校四聯(lián))沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t＝0時刻的波形如圖2所示，兩質點M、N的橫坐標分別為x1＝1.5m和x2＝2.5m，t＝0時刻質點M的運動方向沿y軸的負方向.若從t＝0時刻開始，經(jīng)0.25s質點N第一次到達平衡位置，則A.該列波沿x軸負方向傳播B.該列波的周期為1sC.該列波的波速為2m/sD.1s末，質點M的運動方向沿y軸的負方向E.0～1s內，質點N通過的路程等于8cm答案√圖2解析12345678910111213√√解析由t＝0時刻質點M的運動方向沿y軸的負方向，可知該列波沿x軸負方向傳播，A項正確.123456789101112130～1s內，質點N通過的路程sN＝2A＝8cm，E項正確.5.(多選)(2017·湖南六校聯(lián)考)彈性介質中波源O沿豎直方向振動產(chǎn)生的振幅為0.1m的簡諧橫波以速度v＝10m/s傳播，M、N為與O在同一直線上的兩質點，它們到O的距離分別為OM＝12m、ON＝6m.波源O開始振動一段時間后在MN所在直線上形成的波形如圖3所示，波剛好傳到M點，不計波傳播過程中的能量損失.下列說法正確的是A.此時O點的振動方向向上B.波源的振動頻率為2.5HzC.波傳播到N時，N先向下振動D.M與N的速度方向始終相同E.從O開始振動到此時N質點運動的路程為0.6m圖3答案解析12345678910111213√√√解析由題圖可知此時O點的振動方向向下，故A錯誤；由題圖知，M點起振方向向下，可知波源起振方向向下，故波傳播到N時，N先向下振動，故C正確；因為ON＝1.5λ，所以N點與O點的振動情況總是相反；因為OM＝3λ，所以M點與O點振動情況總是相同，所以M與N的振動情況總是相反，M與N的速度方向始終相反，故D錯誤；由題圖可知此時N點已經(jīng)振動了1.5個周期，所以運動的路程為s＝1.5×4A＝0.6m，故E正確.123456789101112136.(多選)圖4a為一列簡諧橫波在t＝0.10s時刻的波形圖，P是平衡位置為x＝1m處的質點，Q是平衡位置為x＝4m處的質點，圖b為質點Q的振動圖象，則下列說法正確的是A.該波的周期是0.10sB.該波的傳播速度為40m/sC.該波沿x軸的負方向傳播D.t＝0.10s時，質點Q的速度方向向下E.從t＝0.10s到t＝0.25s，質點P通過的路程為30cm圖4答案解析√12345678910111213√√解析由題圖振動圖象可知，該波的周期是0.20s，選項A錯誤；12345678910111213由振動圖象可知，t＝0.10s時刻，Q點的振動方向向下，可知該波沿x軸的負方向傳播，選項C、D正確；7.(多選)兩列振動方向相同、振幅分別為A1和A2的相干簡諧橫波相遇.下列說法正確的是A.波峰與波谷相遇處質點的振幅為|A1－A2|B.波峰與波峰相遇處質點離開平衡位置的位移始終為A1＋A2C.波峰與波谷相遇處質點的位移總是小于波峰與波峰相遇處質點的位移D.波峰與波峰相遇處質點的振幅一定大于波峰與波谷相遇處質點的振幅√√答案解析12345678910111213解析波峰與波谷相遇時，振幅相消，故實際振幅為|A1－A2|，故選項A正確；波峰與波峰相遇處，質點的振幅最大，振幅為A1＋A2，但此處質點仍處于振動狀態(tài)，其位移隨時間按正弦規(guī)律變化，故選項B錯誤；振動減弱點和加強點的位移都隨時間按正弦規(guī)律變化，選項C錯誤；波峰與波峰相遇處振動加強，波峰與波谷相遇處振動減弱，加強點的振幅大于減弱點的振幅，故選項D正確.123456789101112138.(多選)(2018·河北唐山調研)如圖5所示為一列向左傳播的橫波的圖象，圖中實線表示t時刻的波形，虛線表示又經(jīng)Δt＝0.2s時刻的波形，已知波長為2m，下列說法正確的是A.波的周期的最大值為2sB.波的周期的最大值為sC.波的速度的最小值為9m/sD.這列波不能發(fā)生偏振現(xiàn)象E.這列波遇到直徑r＝1m的障礙物會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象圖512345678910111213√√√答案解析12345678910111213橫波可以發(fā)生偏振現(xiàn)象，D錯誤；因為障礙物的直徑r＝1m<λ＝2m，則這列波遇到此障礙物可以發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，E正確.9.(多選)(2017·湖北七市3月模擬)如圖6所示為一列簡諧橫波在某時刻的波形圖，P是平衡位置為x＝1m處的質點，Q是平衡位置為x＝4m處的質點，若質點Q相繼出現(xiàn)兩個波峰的時間間隔為4s，則下列說法正確的是A.該波的傳播速度v＝2m/sB.從圖示計時，若P質點比Q質點先到達波峰，則波的傳播

方向沿x軸正向C.P、Q兩質點的振動方向總是相反D.若波沿x軸負向傳播，從圖示計時，至少要經(jīng)過1.75s，P、Q兩質點的位移才能相同E.若波沿x軸正向傳播，從圖示計時，至少要經(jīng)過0.25s，P、Q兩質點的位移才能相同答案12345678910111213√綜合提升練圖6√√10.(多選)(2017·湖南長沙四縣3月模擬)一列簡諧橫波在t＝0時刻的波形圖如圖7中實線所示，從此刻起，經(jīng)0.2s波形圖如圖中虛線所示，若波傳播的速度為5m/s，則A.這列波沿x軸正方向傳播B.t＝0時刻質點a沿y軸正方向運動C.若此波遇到另一列簡諧橫波并發(fā)生穩(wěn)定的干

涉現(xiàn)象，則該波所遇到的簡諧橫波頻率為1.25HzD.x＝2m處的質點的位移表達式為y＝0.4sin(2.5πt＋π)(m)E.從t＝0時刻開始質點a經(jīng)0.4s通過的路程為0.8m圖7√答案解析12345678910111213√√12345678910111213由y＝Asin(ωt＋φ0)，可知x＝2m處的質點的位移表達式為y＝0.4sin(2.5πt＋π)(m)，D項正確.11.(2017·天津理綜·5)手持較長軟繩端點O以周期T在豎直方向上做簡諧運動，帶動繩上的其他質點振動形成簡諧波沿繩水平傳播，如圖8.繩上有另一質點P，且O、P的平衡位置間距為L.t＝0時，O位于最高點，P的位移恰好為零，速度方向豎直向上，下列判斷正確的是圖8答案解析12345678910111213√解析繩波中質點的振動方向與波的傳播方向垂直，屬于橫波，故A錯誤；1234567891011121312.有兩列簡諧橫波a、b在同一介質中分