高考物理一輪復(fù)習(xí)第七章第2節(jié)機(jī)械波課件

第2節(jié)機(jī)械波定義①__________在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波產(chǎn)生條件(1)②____________；(2)③____________形成原因介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)受波源或鄰近質(zhì)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)做④________振動(dòng)分類橫波振動(dòng)方向與傳播方向⑤________的波，如繩波縱波振動(dòng)方向與傳播方向⑥_______________的波，如聲波一、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波長λ在波動(dòng)中，振動(dòng)相位總是________的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離頻率f與________的振動(dòng)頻率相等波速v波在介質(zhì)中的傳播速度波速與波長和頻率的關(guān)系：v＝________二、機(jī)械波的描述相同波源λf

三、波的圖像

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.圖像的物理意義：某一時(shí)刻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)相對___________的位移.平衡位置平衡位置四、波的特性圖7-2-1

1.波的疊加.

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_________________.互相干擾位移的矢量和類型波的干涉波的衍射條件兩列波的頻率必須______；兩個(gè)波源的相位差必須保持不變明顯條件：障礙物或孔的______比波長小或相差不多現(xiàn)象形成加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)相互隔開的穩(wěn)定的___________波能夠________障礙物或孔繼續(xù)向前傳播相同尺寸干涉圖樣繞過2.波的干涉和衍射.

3.多普勒效應(yīng). (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.相對運(yùn)動(dòng)相對運(yùn)動(dòng)升高【基礎(chǔ)自測】1.判斷下列題目的正誤.(1)通過波的圖像可以找出任一質(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，一定會產(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，D正確.答案：CD

3.在喜劇電影《功夫》中，包租婆的“獅子吼”可以將酒杯震碎.若我們用手指輕彈同樣的酒杯，聽到清脆的聲音，并測得該聲音的頻率為500Hz，已知空氣中的聲速為340m/s，則包租婆的)

B.1.32mD.2.94m“獅子吼”聲波的波長約為( A.0.68m C.1.47m

答案：A

4.(2023年上海閔行二模)如圖7-2-2為某種消聲管原理示意圖，噪聲聲波到達(dá)A點(diǎn)時(shí)，分為兩路傳播，在B處匯合，如半徑)合適，兩路聲波會互相抵消，實(shí)現(xiàn)消聲.則( A.該消聲管利用的是聲波的衍射原理

B.兩路聲波的頻率不相等

C.兩路聲波傳播速度不相等

D.若消聲成功，B處為振動(dòng)減弱點(diǎn)圖7-2-2

解析：根據(jù)干涉特點(diǎn)，可知兩相干波源的距離差為半波長的奇數(shù)倍時(shí)，此點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)點(diǎn)，便可以消除噪聲，所以消聲器利用了波的干涉原理，兩路聲波的頻率和波速相等，若消聲成功，B處為振動(dòng)減弱點(diǎn).答案：D熱點(diǎn)1機(jī)械波與波的圖像[熱點(diǎn)歸納]1.波的周期性.(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)nT(n＝0，1，2，3，…)時(shí)，波形不變.

(2)在波的傳播方向上，當(dāng)兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離為nλ(n＝1，2，3，…)時(shí)，它們的振動(dòng)步調(diào)總相同.當(dāng)兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的項(xiàng)目內(nèi)容圖像“上下坡”法沿波的傳播方向，“上坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，“下坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)“同側(cè)”法波形上某點(diǎn)表示傳播方向和振動(dòng)方向的箭頭在圖線同側(cè)“微平移”法將波形沿傳播方向進(jìn)行微小的平移，再由對應(yīng)同一x坐標(biāo)的兩波形曲線上的點(diǎn)來判斷振動(dòng)方向2.波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判方法：

【典題1】(2023

年湖北卷)一列簡諧橫波沿x軸正向傳播，波長為100cm，振幅為8cm.介質(zhì)中有a和b兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，其平衡位置分別位于x＝－40 3cm和x＝120cm處.某時(shí)刻b質(zhì)點(diǎn)的位移為y＝4cm，且向y軸正方向運(yùn)動(dòng).從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，則a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像為()ABCD點(diǎn)此時(shí)的位移為y＝8sinφa＝4cm，且向下振動(dòng)，即此時(shí)的波形圖如圖D29所示.圖D29答案：A項(xiàng)目振動(dòng)圖像波的圖像研究對象一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿波傳播方向的所有質(zhì)點(diǎn)研究內(nèi)容某一質(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)律熱點(diǎn)2振動(dòng)圖像和波的圖像考向1振動(dòng)圖像和波的圖像的綜合應(yīng)用[熱點(diǎn)歸納]項(xiàng)目振動(dòng)圖像波的圖像圖像物理意義表示同一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移(續(xù)表)項(xiàng)目振動(dòng)圖像波的圖像圖像信息(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期(2)質(zhì)點(diǎn)振幅(3)某一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移(4)各時(shí)刻速度、加速度的方向(1)波長、振幅(2)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的位移(3)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻加速度的方向(4)傳播方向、振動(dòng)方向的互判(續(xù)表)項(xiàng)目振動(dòng)圖像波的圖像圖像變化隨時(shí)間推移，圖像延續(xù)，但已有形狀不變隨時(shí)間推移，圖像沿傳播方向平移一個(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(續(xù)表)

【典題2】(2022

年廣東惠州二模)圖7-2-3甲為某列簡諧橫波在t＝0時(shí)刻的波形圖，a、b、c、d是橫波上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn)，圖乙是橫波上質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng)圖像，四個(gè)質(zhì)點(diǎn)中加速度最大的是______點(diǎn)，0～0.5s振動(dòng)路程最大的是_______點(diǎn).甲乙圖7-2-3周期T＝2s，0.5s為T，a質(zhì)點(diǎn)和b質(zhì)點(diǎn)的路程為A＝5cm，由平均速率大于從平衡位置到最大位移的T時(shí)間的平均速率，所以解析：處于最大位移處的質(zhì)點(diǎn)加速度最大，a點(diǎn)加速度最大.圖乙知b在0時(shí)刻向y軸負(fù)方向振動(dòng)，由圖甲和波的平移法知波向x軸正方向傳播，所以0時(shí)刻c點(diǎn)振動(dòng)方向向下，在0～0.5s時(shí)間內(nèi)向平衡位置移動(dòng)，經(jīng)過平衡位置后向負(fù)最大位移處移動(dòng)，小于從平衡位置到最大位移的T時(shí)間的平均速率，所以路程小于路程大于5cm，而d點(diǎn)0時(shí)刻向上振動(dòng)，在0～0.5s時(shí)間內(nèi)向正最大位移處移動(dòng)，再從正最大位移處向平衡位置靠近，平均速率5cm，所以路程最大的是c點(diǎn).答案：ac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】一列簡諧橫波沿x軸的正向傳播，振幅為2cm，周期為T，已知在t＝0時(shí)刻波上相距30cm的兩質(zhì)點(diǎn)a、b的位移都是1cm，但運(yùn)動(dòng)方向相反，其中質(zhì)點(diǎn)a沿y軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)，如圖7-2-4所示，則該波波長_________(填“一定”“可能”或“不可大”“最小”或“在最大和最小之間”).圖7-2-4解析：根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程x＝Asinωt，設(shè)質(zhì)點(diǎn)的起振方向向上，則對于b點(diǎn)，有1＝2sinωt1a點(diǎn)振動(dòng)比b點(diǎn)早，對于a點(diǎn)，有1＝2sinωt2則波長通項(xiàng)為λ＝

903n＋1cm(n＝0，1，2，3，…)當(dāng)n＝3時(shí)，λ＝9cm.則該波波長可能為9cm.質(zhì)點(diǎn)a到達(dá)平衡位置處，速度最大.答案：可能最大或v＝＝λf求波速.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.(3)根據(jù)波速公式v＝Δx

Δt

λT熱點(diǎn)3波的干涉與衍射、多普勒效應(yīng)[熱點(diǎn)歸納]1.波的干涉現(xiàn)象中加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的兩種判斷方法.(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)：a.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)：b.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.2.發(fā)生明顯衍射的條件.(1)若障礙物的尺寸與波長差不多或比波長小，則發(fā)生明顯衍射.(2)波的衍射是不需要條件的，沒達(dá)到上述條件的衍射只是不明顯.3.多普勒效應(yīng).(1)產(chǎn)生條件：波源與觀察者之間有相對運(yùn)動(dòng).(2)現(xiàn)象：兩者相互靠近時(shí)，感覺波的頻率升高.兩者相互遠(yuǎn)離時(shí)，感覺波的頻率降低.考向1對波的干涉的理解

【典題4】(2022

年廣東深圳二模)如圖7-2-5甲是兩列水波相遇后形成的穩(wěn)定干涉圖樣，形成該圖樣需要滿足的條件是兩個(gè)波源的________(填“頻率”或“振幅”)一定相同，圖乙表示振幅均為A的兩列相干波疊加，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，OM連線的中點(diǎn)為振動(dòng)________(填“加強(qiáng)”或“減弱”)點(diǎn)，此時(shí)O處質(zhì)點(diǎn)相對平衡位置的位移大小為__________.圖7-2-5

解析：兩列水波相遇后形成的穩(wěn)定干涉圖樣時(shí)，兩個(gè)波源的頻率一定相同.因O點(diǎn)和M點(diǎn)都是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，則OM連線的中點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，此時(shí)O處質(zhì)點(diǎn)處于波谷與波谷相遇點(diǎn)，則相對平衡位置的位移大小為2A.答案：頻率加強(qiáng)2A思路導(dǎo)引兩列頻率相同的同種性質(zhì)的波相遇，峰峰相遇，振動(dòng)加強(qiáng)為新的波峰，谷谷相遇，振動(dòng)加強(qiáng)為新的波谷，圖中OM連線上任一點(diǎn)均加強(qiáng)，振幅相同，但位移不同，各點(diǎn)位移均為單獨(dú)一列波中對應(yīng)質(zhì)點(diǎn)位移的2倍.

考向2對波的衍射條件的理解

【典題5】(2023年江蘇淮安調(diào)研)如圖

7-2-6所示，P為橋墩，A為靠近橋墩浮在水面的葉片，波源S連續(xù)振動(dòng)，形成水波，此時(shí)葉片A靜止不動(dòng).為使水波能