2020年高考物理一轮复习课件：专题十四 第2讲 机械波

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1、第2讲 机械波,考点 1,机械波,机械振动,有波源,有介质,受迫,垂直,平行,考点 2,机械波的描述,1.波长：在波动中，振动相位总是_的两个相邻质,点间的距离.,相同,波源,f,2.频率 f：与_的振动频率相等.3.波速 v：波在介质中的传播速度.4.波速与波长和频率的关系：v_.,考点 3,波的图象,1.坐标轴的意义：横坐标表示在波的传播方向上各质点的_，纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的_.2.图象的物理意义：某一时刻介质中各质点相对_的位移.,平衡位置,位移,平衡位置,考点 4,波的特性,1.波的干涉(1)波的叠加：几列波相遇时能够保持各自的运动特征继续传播，质点的位移等于这几列波

2、单独传播时引起的_,_.,位移的矢,增大,减小,频率,(2)波的干涉定义：频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅_，某些区域的振幅_的现象.产生稳定干涉的条件：两列波的_必须相等，两个波源的相位差必须保持不变.,量和,2.波的衍射,相差不多,更小,(1)定义：波绕过障碍物继续传播的现象.(2)产生明显衍射现象的条件：障碍物的尺寸或孔(缝)的宽度跟波长_，或者比波长_.,3.多普勒效应,相对运动,相对运动,(1)定义：由于波源和观察者之间有_，使观察者接收到的波的频率发生变化的现象.(2)产生条件：波源和观察者之间有_.(3)规律：当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率_；当波源与观察者相

3、互远离时，观察者接收到的频,率_.,升高,降低,【基础自测】1.(多选)一列沿 x 轴正方向传播的简谐机械横波，波速为,),4 m/s.某时刻波形如图 14-2-1 所示，下列说法正确的是(A.这列波的振幅为 2 cmB.这列波的周期为 2 sC.此时 x4 m 处质点沿 y 轴负方向运动,图 14-2-1,D.此时 x4 m 处质点的加速度为 0E.此时 x6 m 处的质点的速度最大,解析：读懂波形图，明确波动与振动的关系.由题图可得，这列波的振幅为 2 cm，A 正确；由题图得，波长8 m，由,处质点沿 y 轴正方向运动，且此质点正处在平衡位置，故加速度 a0，C 错误，D 正确.x6 m

4、 处的质点速度为 0，E 错误.故 A、B、D 正确.,答案：ABD,2.(多选)对机械波，关于公式 vf 的下列说法正确的是,(,),A.vf 适用于一切波B.由 vf 知，f 增大，则波速 v 也增大C.v、f 三个量中，对同一列波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有 fD.由 vf 知，波长是 4 m 的声波为波长是 2 m 的声波传播速度的 2 倍E.机械波的传播速度与频率无关,解析：公式 vf 适用于一切波，无论是机械波还是电磁波，A 正确；机械波的波速仅由介质决定，与频率 f 无关，所以 B、D 错误，E 正确；对同一列波，其频率由振源决定，与介质无关，C 正确.故 A、C、E

5、正确.,答案：ACE,3.(多选)下列关于多普勒效应的说法中，正确的是(,),A.只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应B.如果声源静止，就观察不到多普勒效应C.当声源朝靠近观察者运动时，声源的频率不变D.当声波远离观察者运动时，观察者接收到的频率变低E.当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的频率可能变高，也可能变低,解析：波源运动时，波源与观察者距离不一定变化，不一定发生多普勒效应，A 错误；声源静止时，若观察者向声源运动，能发生多普勒效应，B 错误；声源朝着观察者运动时，声源频率不变，观察者接收到的频率增大，C、D 正确；声源相对观察者运动时，二者距离可能增大，也可能减小，故观察者

6、接收到的频率可能变低，也可能变高，E 正确.故 C、D、E 正确.,答案：CDE,再过 周期处于平衡位置,4.(多选，2017 年广东广州检测)如图14-2-2 所示，A、B 为振幅相同的相干波源，且向外传播过程中振幅衰减不计，图中,),实线表示波峰，虚线表示波谷，则下列叙述正确的是(A.Q 点始终处于波峰位置B.R、S 两点始终处于静止状态C.P、Q 连线上各点振动始终最强D.P 点在图中所示的时刻处于波谷，,图 14-2-2,E.如果 A、B 两波源频率不同，也能产生类似的稳定的干涉现象答案：BCD,热点 1,机械波的传播规律,热点归纳1.波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相

7、同.2.介质中每个质点做的都是受迫振动，所以任一质点的振动频率和周期都和波源相同.3.波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可能改变，但频率和周期都不会改变.,4.波源经过一个周期 T 完成一次全振动，波恰好向前传播,5.质点振动 nT(波传播 n)时，波形不变.,6.相隔波长整数倍的两质点，振动状态总相同，相隔半波,长奇数倍的两质点，振动状态总相反.,【典题 1】(2018 年新课标卷)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在 t0 和 t0.20 s 时的波形分别如图 14-2-3 中实线和虚,),线所示.已知该波的周期 T0.20 s.下列说法正确的是(A.波速为 0.4

8、0 m/sB.波长为 0.08 mC.x0.08 m 的质点在 t0.70 s 时,位于波谷,图 14-2-3,D.x0.08 m 的质点在 t0.12 s 时位于波谷E.若此波传入另一介质中其波速变为 0.80 m/s，则它在该介质中的波长为 0.32 m,解析：根据波形图可知，波长16 cm0.16 m，B 错误；根据 t0 时刻和 t0.20 s 时刻的波形图和该波的周期 T0.20 s,确；简谐波沿 x 轴正方向传播，x0.08 m 的质点在 t0 时刻沿 y 轴正方向运动，在 t0.70 s 时位于波谷，在 t0.12 s 时位于 y0 的某位置(不是位于波谷)，C 正确、D 错误；

9、若此波传入另一介质中，周期 T 不变，其波速变为 v0.80 m/s，由vT可得它在该介质中的波长为0.800.4 m0.32 m，E 正确.故 A、C、E 正确.,答案：ACE,【迁移拓展】(2018 年新课标卷)声波在空气中的传播速度为 340 m/s，在钢铁中的传播速度为 4900 m/s.一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一铁桥的一端而发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为 1.00 s.桥的长度为_m，若该波在空气中的波长为，则它在钢铁中波长为的_倍.,解析：可以假设桥的长度，分别算出运动时间，结合题中的 1 s 求桥长，在不同介质中传播时波的频率不会变化.(1)设桥的长度

10、为 s,解得：s365 m.,(2)声音在不同介质中的频率是不会改变的，由公式可知,答案：365,热点 2考向 1,波的图象的理解及应用波的图象的应用,热点归纳1.通过图象能直接得到的信息：(1)直接读取振幅 A 和波长，以及该时刻各质点的位移.(2)确定该时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小.,2.波的传播方向与质点振动方向的互判方法：,(续表),【典题 2】(多选，2018 届山东潍坊一模)如图14-2-4所示为一简谐横波在 t0 时刻的图象.此时质点 P 的运动方向沿 y轴负方向，且当 t1.8 s 时质点 P 恰好第三次到达 y 轴负方向,),最大位置处.下列说法正确的是(A.波沿

11、x 轴负方向传播B.波的传播速度为 1 m/s,C.至 t1.6 s，质点 P 的运动路程为 0.4 m,图 14-2-4,D.经 0.1 s，质点 Q 第一次到达 y 轴正方向最大位移处,答案：ACE,方法技巧：(1)巧解图象问题：,求解波的图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、,二找”的方法.,分清振动图象与波的图象.此问题最简单，只要看清横坐标即可，横坐标为 x 则为波的图象，横坐标为 t 则为振动图象.,看清横、纵坐标的单位.尤其要注意单位前的数量级.找准波的图象对应的时刻.找准振动图象对应的质点.,(2)图象问题的易错点：,不理解振动图象与波的图象的区别.,误将振动图象看做波的

12、图象或将波的图象看做振动,图象.,不知道波传播过程中任意质点的起振方向就是波源的起,振方向.,不会区分波的传播位移和质点的振动位移.误认为质点随波迁移.,考向 2,波的多解问题,热点归纳1.造成波的问题多解的主要因素：(1)周期性时间周期性：时间间隔t 与周期 T 的关系不明确.空间周期性：波传播距离x 与波长的关系不明确.(2)双向性传播方向双向性：波的传播方向不确定.振动方向双向性：质点振动方向不确定.,如：a.质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两,种可能.,b.质点由平衡位置开始振动，则起振方向有向上、向下(或,向左、向右)两种可能.,c.只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿两

13、个方向传,播的可能，即沿 x 轴正方向或沿 x 轴负方向传播.d.只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能.,(3)波形的隐含性形成多解：,在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态.这样，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性.2.解决波的多解问题的思路：,一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系t 或x ，若此关系为时间，则 t nT t(n 0,1,2，)；若此关系为距离，则 xnx(n0,1,2，).,【典题 3】(2018 届陕西质检)如图14-2-5所示是在竖直方向上振动并沿水平方向传播的简谐横波，实线是 t0 时刻

14、的波形图，虚线是 t0.2 s 时刻的波形图.,(1)若波沿 x 轴负方向传播，求它传播的速度.(2)若波沿 x 轴正方向传播，求它的最大周期.,(3)若波速是 25 m/s，求 t0 时刻 P 点的运动方向.,图 14-2-5,(3)波在 0.2 s 内传播的距离xvt5 m,题图知波沿 x 轴正方向传播.所以 P 点在 t0 s 时刻沿 y 轴负方向运动.方法技巧：波的多解问题的一般解题步骤：(1)根据初、末两时刻的波形确定传播距离与波长的关系通式.(2)根据题设条件判断是唯一解还是多解.,考向 3,振动图象和波的图象的综合应用,热点归纳,(续表),的波形图如图 14-2-6 甲所示，P、

15、Q 是介质中的两个质点，图乙是质点 Q 的振动图象.求：(1)波速及波的传播方向；(2)质点 Q 的平衡位置的 x 坐标.,甲,乙,图 14-2-6,s，其,由图乙知，在 t0 时 Q 点处于平衡位置，经t振动状态向 x 轴负方向传播至 P 点处，由此及式有xQxPvt6 cm由式得，质点 Q 的平衡位置的 x 坐标为xQ9 cm,热点 3考向 1,波的干涉、衍射、多普勒效应波的干涉现象中加强点、减弱点的两种判断方法,热点归纳1.公式法：某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差r.(1)当两波源振动步调一致时：若rn(n0,1,2，)，则振动加强.,(2)当两波源振动步调相

16、反时：,若rn(n0,1,2，)，则振动减弱.2.现象法：,在某时刻波的干涉的波形上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点，一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减弱点，各加强点或减弱点各自连接而成以两波源为中心向外辐射的连线，形成加强线和减弱线，两种线互相间隔，加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间.,【典题 5】(2017 年新课标卷)如图 14-2-7 甲所示，在 xy平面内有两个沿 z 方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0，2).两波源的振动图线分别如图乙和丙所示，两列波的波速均为1.00 m/s.两列波从波源传播到点 A(8，2)的路程差为_m，两列波引起的

17、点 B(4,1)处质点的振动相互_(填“加强”或“减弱”)，点 C(0,0.5)处质点的振动相互_( 填“加强”或“减弱”).,丙,乙图 14-2-7,答案：2 减弱 加强,甲,也能发生振动，下列采用的方法不可行的是( ),考向 2,对波的衍射条件的理解,【典题 6】(多选)如图 14-2-8 所示，S 为在水面上振动的波源，M、N 是水面上的两块挡块，其中 N 板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得 A 处的水没有振动，为使 A 处的水,A.使波源的频率增大B.使波源的频率减小C.移动 N 使狭缝的间距增大D.移动 N 使狭缝的间距减小,图 14-2-8,E.波沿直线传播，所以只要 A、

18、S 的连线不被挡块挡住即可答案：ACE,. . .,考向 3,对多普勒效应的理解,【典题 7】(多选)如图 14-2-9 甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，如图乙所示，下列关于,),女同学的感受的说法正确的是(甲,乙,图 14-2-9,A.女同学从 A 向 B 运动过程中，她感觉哨声音调变高B.女同学从 E 向 D 运动过程中，她感觉哨声音调变高C.女同学在点 C 向右运动时，她感觉哨声音调不变D.女同学在点 C 向左运动时，她感觉哨声音调变低E.女同学从 B 向 D 运动过程中，她感觉哨声音调变高解析：女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都会感到哨声音调变高；反之，女同学向左运动时，她感到音调变低，A、D、E正确，B、C 错误.,答案：ADE,