高三物理一轮复习课件--机械波

课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波第2节机械波课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波(1)在水平方向传播的波为横波。()(4)机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同。()(3)通过波的图像可以找出任一质点在任意时刻的位移。()(2)在机械波中各质点不随波的传播而迁移。()(5)机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍。()(6)波速表示介质中质点振动的快慢。()×√√√××课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波(7)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象。()(9)多普勒效应说明波源的频率发生变化。()(8)一切波都能发生衍射现象。()×√×课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波要点一波的形成与传播(1)在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离叫波长。(2)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。(3)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。因此可以断定：波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可以改变，但频率和周期都不会改变。课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波(4)振源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以有v＝λT＝λf。(5)质点振动nT(波传播nλ)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。课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波[典例](2014·天津高考)平衡位置处于坐标原点的波源S在y轴上振动，产生频率为50Hz的简谐横波向x轴正、负两个方向传播，波速均为100m/s。平衡位置在x轴上的P、Q两个质点随波源振动着，P、Q的x轴坐标分别为xP＝3.5m、xQ＝－3m。当S位移为负且向－y方向运动时，P、Q两质点的()A．位移方向相同、速度方向相反B.位移方向相同、速度方向相同C.位移方向相反、速度方向相反D.位移方向相反、速度方向相同课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波[解析]由题可知，波动周期为T＝1f＝150s＝0.02s，波长λ＝vT＝2m，则xSQ＝3m＝112λ，因此Q质点与S质点的振动完全相反，当S质点位移为负，且向－y方向运动时，Q质点的位移为正，且向＋y方向运动，两质点位移大小相等；xSP＝3.5m＝134λ，则P质点的位移也一定为负，但沿＋y方向运动，位移大小与S质点的位移不一定相等，因此P质点和Q质点的位移方向相反，速度方向相同，D项正确，A、B、C项错误。[答案]D课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波1．(多选)(2013·全国卷Ⅰ)如图12­2­1所示，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2m、4m和6m。一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t＝0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t＝3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是()A．在t＝6s时刻波恰好传到质点d处B．在t＝5s时刻质点c恰好到达最高点C．质点b开始振动后，其振动周期为4sD．在4st6s的时间间隔内质点c向上运动E．当质点d向下运动时，质点b一定向上运动[针对训练]图12­2­1课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波解析：由题意知，3s内a振动了34个周期，得T＝4s，又v＝2m/s，故λ＝8m。t＝6s时，s＝vt＝12m，波刚好传到d处，A、C正确。波传到c点的时间t＝sacv＝3s，故T＝4s时c位于最低点，t＝5s时位于平衡位置，t＝6s时位于最高点，B错误，D正确。b与d相隔10m，即54λ，所以d向下运动时，质点b不一定向上运动，E错误。答案：ACD课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波2．(2012·浙江高考)用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波。某一时刻的波形如图12­2­2所示。绳上a、b两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是()A．a、b两点之间的距离为半个波长B．a、b两点振动开始时刻相差半个周期C．b点完成全振动次数比a点多一次D．b点完成全振动次数比a点少一次图12­2­2解析：由题图知a、b两点之间的距离为一个波长，a、b两点振动开始时刻相差一个周期，知选项A、B错误；由波是向右传播的，知选项C错误，D正确。答案：D课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波要点二波动图像与波速公式的应用1．波的图像反映了在某时刻介质中的各质点离开平衡位置的位移情况，图像的横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移，如图12­2­3所示。图12­2­3图像的应用：(1)直接读取振幅A和波长λ，以及该时刻各质点的位移。(2)确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小。(3)结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向。课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波2．波速与波长、周期、频率的关系为：v＝λT＝λf。3．质点振动nT(波传播nλ)时，波形不变。4．在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为nλ时(n＝1,2,3…)，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n＋1)λ2(n＝0,1,2,3…)时，它们的振动步调总相反。5．波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向，各质点的起振方向与波源的起振方向相同。课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波××[解析]由波形图可知：振幅A＝2cm，λ＝8m，T＝λv＝84s＝2s，选项A、B均错误；[典例](2013·北京高考)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4m/s。某时刻波形如图12­2­4所示，下列说法正确的是()A．这列波的振幅为4cmB．这列波的周期为1sC．此时x＝4m处质点沿y轴负方向运动D．此时x＝4m处质点的加速度为0图12­2­4课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波√[解析]x＝4m处的质点此时正处于平衡位置处，加速度为零，由“上下坡法”可知，此时质点沿y轴正方向运动，所以选项C错误，D正确。×[典例](2013·北京高考)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4m/s。某时刻波形如图12­2­4所示，下列说法正确的是()A．这列波的振幅为4cmB．这列波的周期为1sC．此时x＝4m处质点沿y轴负方向运动D．此时x＝4m处质点的加速度为0图12­2­4××课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波[针对训练]1．如图12­2­5所示为一列在均匀介质中沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为4m/s，则()A．质点P此时的振动方向沿y轴正方向B．P点振幅比Q点振幅小C．经过Δt＝3s，质点Q通过的路程是0.6mD．经过Δt＝3s，质点P将向右移动12m图12­2­5课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波答案：C解析：由机械波沿x轴正方向传播，利用“带动”原理可知，质点P此时的振动方向沿y轴负方向，选项A错误；沿波传播方向上各质点并不随波迁移，而是在平衡位置附近做简谐运动，并且各质点振动的幅度相同，即振幅相同，选项B、D均错误；根据波形图可知，波长λ＝4m，振幅A＝5cm，已知v＝4m/s，所以T＝λv＝1s，Δt＝3s＝3T，质点Q通过的路程是12A＝60cm＝0.6m，所以选项C正确。课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波2．(2011·四川高考)如图12­2­6为一沿x轴负方向传播的简谐横波在t＝0时的波形图，当Q点在t＝0时的振动状态传到P点时，则()A．1cmx3cm范围内的质点正在向y轴的负方向运动B．Q处的质点此时的加速度沿y轴的正方向C．Q处的质点此时正在波峰位置D．Q处的质点此时运动到P处图12­2­6课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波解析：当Q点在t＝0时的振动状态传播到P点时，波形图如图中虚线所示。此时，1cmx3cm范围内的质点分布在波峰两侧，两侧质点振动方向相反，A项错；同一时刻，Q处质点达到波谷位置，加速度方向沿y轴正方向，B项正确，C项错；因为波的传播过程中，质点不随波迁移，D项错。答案：B课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波要点三波的多解问题1．造成波动问题多解的主要因素(1)周期性①时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确。②空间周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确。(2)双向性：①传播方向双向性：波的传播方向不确定。②振动方向双向性：质点振动方向不确定。课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波如：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。课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波(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Δt或Δx，若此关系为时间，则t＝nT＋Δt(n＝0，1,2…)；若此关系为距离，则x＝nλ＋Δx(n＝0,1，2…)。课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波[典例](2015·南昌模拟)如图12­2­7所示实线是一列简谐横波在t1＝0时刻的波形，虚线是这列波在t2＝0.5s时刻的波形，这列波的周期T符合：3T＜t2－t1＜4T，问：图12­2­7(1)若波速向右，波速多大？(2)若波速向左，波速多大？(3)若波速大小为74m/s，波速方向如何？课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波[解析](1)波向右传播时，传播距离Δx满足Δx＝kλ＋38λ(k＝0,1,2,3…)由Δt＝Δxv知传播时间满足Δt＝kT＋38T(k＝0,1,2,3…)由于3T＜t2－t1＜4T因此k取3故Δt＝3T＋38T课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波由波形图知λ＝8m波速v＝λT解得v＝54m/s(2)波向左传播时，传播距离Δx满足Δx＝kλ＋58λ(k＝0,1,2,3，…)传播时间满足Δt＝kT＋58T(k＝0,1,2,3…)由3T＜t2－t1＜4T可知k取3故Δt＝3T＋58T课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波波速v＝λT解得v＝58m/s(3)波速大小为74m/s时，波在Δt时间内传播的距离为Δx＝vΔt＝74×0.5m＝37m＝(4λ＋5)m所以波向左传播[答案](1)54m/s(2)58m/s(3)波向左传播课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波[方法规律]求解波的多解问题的一般解题步骤(1)根据初末两时刻的波形图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。(3)根据波速公式v＝ΔxΔt或v＝λT＝λf求波速。课前基础·简要回顾课堂释疑·一站突破课后演练·对点设计物理第2节机械波[针对训练]1．(2013·重庆高考)一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质