新高考物理通用版總復(fù)習(xí)一輪課件專題十四第2講機(jī)械波

第2講機(jī)械波一、機(jī)械波機(jī)械振動(dòng)有波源有介質(zhì)受迫垂直在同一直線上二、機(jī)械波的描述相同波源λf三、波的圖象平衡位置平衡位置

1.坐標(biāo)軸的意義：橫坐標(biāo)表示在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的________，縱坐標(biāo)表示某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移. 2.圖象的物理意義：某一時(shí)刻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)相對(duì)________的位移.四、波的特性1.波的疊加.互相干擾位移的矢量和

觀察兩列波的疊加過程可知：幾列波相遇時(shí)，每列波都能夠保持各自的狀態(tài)繼續(xù)傳播而不_________，只是在重疊的區(qū)域里，質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波引起的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的__________________.

圖14-2-12.波的干涉和衍射.相同尺寸干涉圖樣繞過障礙物3.多普勒效應(yīng).相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)升高

(1)定義：由于波源和觀察者之間有__________，使觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象. (2)產(chǎn)生條件：波源和觀察者之間有__________. (3)規(guī)律：當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí)，觀察者接收到的頻率________；當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的頻率降低.【基礎(chǔ)自測(cè)】1.判斷下列題目的正誤.(1)通過波的圖象可以找出任一質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻的位移.(

)(2)機(jī)械波在傳播過程中，各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期、起振方向都相同.()(3)波速表示介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的快慢.()(4)兩列波在介質(zhì)中疊加，一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象.()(5)一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象.()答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√2.(多選)機(jī)械波在給定的介質(zhì)中傳播時(shí)，下列說法正確的是()

A.振幅越大，則波傳播的速度越快

B.振幅越大，則波傳播的速度越慢

C.波速與振幅無關(guān)

D.在一個(gè)周期內(nèi)，波傳播的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)

振幅無關(guān)，A、B錯(cuò)誤，C正確；質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周期，波傳播的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)，D正確.

答案：CD

3.(多選)一簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波沿x軸正方向傳播，波長(zhǎng)為λ，周期為T.t＝0時(shí)刻的波形如圖14-2-2甲所示，a、b是波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn).圖乙是波上某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象.下列說法中正確的是()乙

甲

圖14-2-2A.t＝0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的速度比質(zhì)點(diǎn)b的大B.t＝0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的加速度比質(zhì)點(diǎn)b的大C.圖乙可以表示質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)D.圖乙可以表示質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng)

解析：質(zhì)點(diǎn)在平衡位置處的振動(dòng)速度是最大的，所以在零時(shí)刻a的速度小于b的速度，A錯(cuò)誤；而質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置越遠(yuǎn)加速度越大，a的加速度大于b的加速度，B正確；根據(jù)波的圖象“同側(cè)法”可以判斷在零時(shí)刻，b在平衡位置且向下振動(dòng)，D正確，C錯(cuò)誤.答案：BD點(diǎn)，下列說法不正確的是()

4.如圖14-2-3所示，表示兩列同頻率相干水波在t＝0時(shí)刻的疊加情況，圖中實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷.已知兩列波的振幅均為2cm，波速均為2m/s，波長(zhǎng)均為0.4m，E點(diǎn)為B、D連線和A、C連線的交A.A，C兩點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn)B.A，C，E點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)圖14-2-3C.B，D兩點(diǎn)在該時(shí)刻的豎直高度差為8cmD.t＝0.05s時(shí)，E點(diǎn)離平衡位置的位移大小為4cm...

解析：圖中B、D均為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，E位于B，D的中線上，故E也是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，而A、C兩點(diǎn)為波峰與波谷相遇，故是振動(dòng)減弱點(diǎn).圖中所示時(shí)刻，B點(diǎn)偏離平衡位置－4cm，而D點(diǎn)偏離平衡位置4cm，故二者豎直高度差為8cm，再過0.05s，兩列波的波峰恰在E點(diǎn)相遇，故E點(diǎn)偏離平衡位置的距離將達(dá)到4cm，而D在平衡位置.故A、C、D正確，故選B.答案：B熱點(diǎn)1機(jī)械波的傳播規(guī)律

[熱點(diǎn)歸納] 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)頻率和周期都和波源相同. 3.波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，由于介質(zhì)的情況不同，它的波長(zhǎng)和波速可能改變，但頻率和周期都不會(huì)改變.4.波源經(jīng)過一個(gè)周期T完成一次全振動(dòng)，波恰好向前傳播5.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)nT(波傳播nλ)時(shí)，波形不變.6.相隔波長(zhǎng)整數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)，振動(dòng)狀態(tài)總相同，相隔半波長(zhǎng)奇數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)，振動(dòng)狀態(tài)總相反.

【典題1】(2020

年新課標(biāo)Ⅲ卷)如圖14-2-4，一列簡(jiǎn)諧橫波平行于x軸傳播，圖中的實(shí)線和虛線分別為t＝0和t＝0.1s時(shí)的波形圖.已知平衡位置在x＝6m處的質(zhì)點(diǎn)，在0到0.1s時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)方向不變.這列簡(jiǎn)諧波的周期為_____s，波速為_____m/s，傳播方向沿x軸________(填“正方向”或“負(fù)方向”).圖14-2-4

解析：因?yàn)閤＝6m處的質(zhì)點(diǎn)在0～0.1s內(nèi)運(yùn)動(dòng)方向不變，所以該處質(zhì)點(diǎn)從正向位移最大處經(jīng)過四分之一個(gè)周期向下運(yùn)動(dòng)

根據(jù)同側(cè)法可知波沿x軸負(fù)方向傳播.答案：10負(fù)方向

【遷移拓展】(多選，2020年浙江選考)如圖14-2-5所示，波源O垂直于紙面做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，所激發(fā)的橫波在均勻介質(zhì)中向四周傳播，圖中虛線表示兩個(gè)波面.t＝0時(shí)，離O點(diǎn)5m的A點(diǎn)開始振動(dòng)；t＝1s時(shí)，離O點(diǎn)10m的B點(diǎn)也開始振動(dòng)，此時(shí))A點(diǎn)第五次回到平衡位置，則( A.波的周期為0.4s B.波的波長(zhǎng)為2m圖14-2-5D.t＝1s時(shí)AB連線上有4個(gè)點(diǎn)處于最大位移

解析：經(jīng)過1s時(shí)A第五次回到平衡位置，即：T＝1s，解得周期：T＝0.4s，故A正確；根據(jù)題意可知波速：v＝C錯(cuò)誤；1s時(shí)A處于平衡位置，根據(jù)波長(zhǎng)和兩點(diǎn)之間距離可知，AB之間有2.5個(gè)波形，因此有5個(gè)點(diǎn)處于最大位移處，故D錯(cuò)誤.答案：AB熱點(diǎn)2考向1波的圖象的理解及應(yīng)用波的圖象的應(yīng)用[熱點(diǎn)歸納]1.通過圖象能直接得到的信息：(1)直接讀取振幅A和波長(zhǎng)λ，以及該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移.(2)確定該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)加速度的方向，并能比較其大小.2.波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判方法：(續(xù)表)【典題2】(2020

年山東卷)一列簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x

ABCD衡位置；下一時(shí)刻，該質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn)離平衡位置，根據(jù)題意，橫波沿x軸負(fù)方向傳播，根據(jù)同側(cè)法判斷可知，故D正確.答案：D

【遷移拓展】(2020年天津卷)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x

軸正方向傳播，周期為T，t＝0時(shí)的波形如圖14-2-6A.質(zhì)點(diǎn)a速度方向沿y軸負(fù)方向B.質(zhì)點(diǎn)b沿x軸正方向遷移了1m圖14-2-6C.質(zhì)點(diǎn)c的加速度為零D.質(zhì)點(diǎn)d的位移為－5cm由圖可知，質(zhì)點(diǎn)a點(diǎn)恰好運(yùn)動(dòng)到平衡位置且沿著y軸正方向運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)b點(diǎn)只在豎直方向上運(yùn)動(dòng)不會(huì)隨波遷移，故B錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)c恰好運(yùn)動(dòng)到平衡，速度最大，加速度為零，故C正確；質(zhì)點(diǎn)d的位移為5cm，故D錯(cuò)誤.

圖D105答案：C考向2波的多解問題[熱點(diǎn)歸納]1.造成波的問題多解的主要因素：(1)周期性①時(shí)間周期性：時(shí)間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確.②空間周期性：波傳播距離Δx與波長(zhǎng)λ的關(guān)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(dòng)方向雙向性：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定.如：a.質(zhì)點(diǎn)達(dá)到最大位移處，則有正向和負(fù)向最大位移兩種可能.b.質(zhì)點(diǎn)由平衡位置開始振動(dòng)，則起振方向有向上、向下(或向左、向右)兩種可能.c.只告訴波速不指明波的傳播方向，應(yīng)考慮沿兩個(gè)方向傳播的可能，即沿x軸正方向或沿x軸負(fù)方向傳播. d.只給出兩時(shí)刻的波形，則有多次重復(fù)出現(xiàn)的可能.(3)波形的隱含性形成多解：

在波動(dòng)問題中，往往只給出完整波形的一部分，或給出幾個(gè)特殊點(diǎn)，而其余信息均處于隱含狀態(tài).這樣，波形就有多種情況，形成波動(dòng)問題的多解性.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(gè)周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系Δt或Δx，若此關(guān)系為時(shí)間，則t＝nT＋Δt(n＝0,1,2，…)；若此關(guān)系為距離，則x＝nλ＋Δx(n＝0,1,2，…).

【典題3】(多選，2019年天津卷)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x

軸傳播，已知x軸上x1

＝1m和x2

＝7m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象分別如圖14-2-7甲、乙所示，則此列波的傳播速率可能是()甲乙圖14-2-7A.7m/sB.2m/sC.1.2m/sD.1m/s

解析：由圖可知波的周期為4s，先假設(shè)x1＝1m處質(zhì)點(diǎn)和x2

＝7m質(zhì)點(diǎn)的距離小于一個(gè)波長(zhǎng)，在0時(shí)刻，由圖可知當(dāng)x1＝1m處質(zhì)點(diǎn)在平衡位置向下振動(dòng)，x2＝7m處的質(zhì)點(diǎn)在波峰，

整數(shù)可得v＝6m/s，1.2m/s，…；當(dāng)波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí)：

答案：BC方法技巧波的多解問題的一般解題步驟：

(1)根據(jù)初、末兩時(shí)刻的波形確定傳播距離與波長(zhǎng)的關(guān)系通式. (2)根據(jù)題設(shè)條件判斷是唯一解還是多解.考向3振動(dòng)圖象和波的圖象的綜合應(yīng)用[熱點(diǎn)歸納](續(xù)表)(續(xù)表)【典題4】(2018

年新課標(biāo)Ⅰ卷)一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝13s時(shí)的波形圖如圖14-2-8甲所示，P、Q是介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，圖乙是質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象.求：

(1)波速及波的傳播方向；

(2)質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置的x坐標(biāo).甲乙圖14-2-8因此xP＝解：(1)由圖甲可知：λ＝2×18cm＝36cm，由圖乙可知：下一刻向上運(yùn)動(dòng)，回到A點(diǎn)，所以波的傳播方向沿x軸負(fù)方向. (2)設(shè)質(zhì)點(diǎn)P、Q平衡位置的x坐標(biāo)分別為xP、xQ.由圖甲知，

30°360°λ＝3cm④由圖乙知，在t＝0時(shí)Q點(diǎn)處于平衡位置，經(jīng)Δt＝13s，其振動(dòng)狀態(tài)向x軸負(fù)方向傳播至P點(diǎn)處，由此及③式有

xQ－xP＝vΔt＝6cm⑤

由④⑤式得，質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置的x坐標(biāo)為xQ＝9cm.

【遷移拓展】(多選，2019年新課標(biāo)Ⅰ卷)一簡(jiǎn)諧橫波沿x

P、Q是介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn).圖乙表示介質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象.下列說法正確的是()甲乙圖14-2-9A.質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象與圖乙相同B.在t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的速率比質(zhì)點(diǎn)Q的大C.在t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的加速度的大小比質(zhì)點(diǎn)Q的大D.平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖乙所示E.在t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P與其平衡位置的距離比質(zhì)點(diǎn)Q的大向向下，所以圖乙不是質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象，A錯(cuò)誤；在t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P位于波谷，速度為零，質(zhì)點(diǎn)Q位于平衡位置，則質(zhì)點(diǎn)P的速率比質(zhì)點(diǎn)Q的小，B錯(cuò)誤；在t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的位移比質(zhì)點(diǎn)Q的大，則質(zhì)點(diǎn)P的加速度的大小比質(zhì)點(diǎn)Q的大，C與振動(dòng)圖象相符，所以平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖乙所示，D正確；在t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P位于波谷，質(zhì)點(diǎn)Q位于平衡位置，則質(zhì)點(diǎn)P與其平衡位置的距離比質(zhì)點(diǎn)Q的大，E正確.答案：CDE方法技巧(1)巧解圖象問題：

求解波的圖象與振動(dòng)圖象綜合類問題可采用“一分、一看、二找”的方法.

①分清振動(dòng)圖象與波的圖象.此問題最簡(jiǎn)單，只要看清橫坐標(biāo)即可，橫坐標(biāo)為x則為波的圖象，橫坐標(biāo)為t則為振動(dòng)圖象. ②看清橫、縱坐標(biāo)的單位.尤其要注意單位前的數(shù)量級(jí). ③找準(zhǔn)波的圖象對(duì)應(yīng)的時(shí)刻.

④找準(zhǔn)振動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn).(2)圖象問題的易錯(cuò)點(diǎn)：①不理解振動(dòng)圖象與波的圖象的區(qū)別.②誤將振動(dòng)圖象看做波的圖象或?qū)⒉ǖ膱D象看做振動(dòng)圖象.③不知道波傳播過程中任意質(zhì)點(diǎn)的起振方向就是波源的起振方向.④不會(huì)區(qū)分波的傳播位移和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移.⑤誤認(rèn)為質(zhì)點(diǎn)隨波遷移.熱點(diǎn)3考向1波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng)波的干涉現(xiàn)象中加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的兩種判斷方法

[熱點(diǎn)歸納] 1.公式法： 某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱，取決于該點(diǎn)到兩相干波源的距離之差Δr. (1)當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)一致時(shí)： ①若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動(dòng)加強(qiáng).(2)當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)相反時(shí)：②若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動(dòng)減弱.2.現(xiàn)象法：

在某時(shí)刻波的干涉的波形上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點(diǎn)，一定是加強(qiáng)點(diǎn)，而波峰與波谷的交點(diǎn)一定是減弱點(diǎn)，各加強(qiáng)點(diǎn)或減弱點(diǎn)各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成加強(qiáng)線和減弱線，兩種線互相間隔，加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)之間各質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)的振幅之間.圖14-2-10(1)波的波長(zhǎng).(2)波的傳播速度.考向2對(duì)波的衍射條件的理解

【典題6】(2020

年山東德州二?？?小河中有一個(gè)實(shí)心橋墩P，A為靠近橋墩浮在平靜水面上的一片樹葉，俯視如圖14-2-11所示.現(xiàn)在S處以某一頻率拍打水面，使形成的水波能帶動(dòng)樹葉A明顯振動(dòng)起