【创新设计】2014-2015学年高中物理 第二章 机械波 章末整合课件 教科版选修3-4

第二章机械波章末整合高中物理·选修3-4·教科版网络构建波的形成形成条件：波源和介质形成原因：介质与介质间有相互作用力波的实质：传递振动形式、能量和信息波的分类横波：振动方向与传播方向垂直纵波：振动方向与传播方向平行描述波的物理量波长λ波速v：v＝λf或λ＝vfv由介质决定频率f或周期Tf由振源决定波的图像物理意义从波动图像可获得的信息与振动图像的区别波的现象波的反射：波从两种介质的界面上返回原介质波的折射：波从一种介质进入另一种介质时要改变传播方向波的干涉：两列波在相遇的区域内叠加而成波的衍射：波绕过障碍物或孔继续传播多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率会发生变化机械波分类突破一、波动图像反映的信息及其应用从波动图像可以看出：(1)波长λ；(2)振幅A；(3)该时刻各质点偏离平衡位置的位移情况；(4)如果波的传播方向已知，可判断各质点该时刻的振动方向以及下一时刻的波形；(5)如果波的传播速度大小已知，可利用图像所得的相关信息进一步求得各质点振动的周期和频率：T＝λv，f＝vλ.分类突破图1【例1】振源O起振方向沿－y方向，从振源O起振时开始计时，经t＝0.7s，x轴上0至6m范围第一次出现如图1所示简谐波，则()A．此波的周期一定是0.4sB．此波的周期可能是715sC．此列波的波速为607m/sD．t＝0.7s时，x轴上3m处的质点振动方向沿＋y方向解析由图可知波长λ＝4m，当0至6m范围第一次出现图示简谐波，说明x＝4m处的质点第1次位于波峰位置，所以波传播的时间t＝T＋34T＝0.7s，则周期T＝0.4s，选项A正确，B错误；由v＝λT得波速v＝4m0.4s＝10m/s，选项C错误；波向右传播，由“上下坡”法可判断出t＝0.7s时，x轴上3m处的质点振动方向沿－y方向，选项D错误答案A分类突破针对训练1一列简谐横波在t＝0时刻的波形图如图2实线所示，从此刻起，经0.1s波形图如图2虚线所示，若波传播的速度为10m/s，则()分类突破图2A．这列波沿x轴负方向传播B．这列波的周期为0.4sC．t＝0时刻质点a沿y轴正方向运动D．从t＝0时刻开始质点a经0.2s通过的路程为0.4mE．x＝2m处的质点的位移表达式为y＝0.2sin(5πt＋π)(m)分类突破解析从图中可以看出波长等于4m，由已知得波速等于10m/s，周期T＝0.4sB正确；经0.1s波形图如图2虚线所示，说明波沿x轴负方向传播A正确；t＝0时刻质点a沿y轴负方向运动；从t＝0时刻开始质点a经0.2s，即半个周期通过的路程为0.4mD正确；由y＝Asin(ωt＋φ)易得E正确．答案ABDE分类突破二、波动图像与振动图像的区别和联系面对波的图像和振动图像问题时可按如下步骤来分析：(1)先看两轴：由两轴确定图像种类．(2)读取直接信息：从振动图像上可直接读取周期和振幅；从波的图像上可直接读取波长和振幅．(3)读取间接信息：利用振动图像可确定某一质点在某一时刻的振动方向；利用波的图像可进行波传播方向与某一质点振动方向的互判．(4)利用波速关系式：波长、波速、周期间一定满足v＝λ/T＝λf.分类突破【例2】图3甲为一列简谐波在某一时刻的波形图，Q、P是波上的质点，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图像，从该时刻起，下列说法中正确的是()分类突破图3A．经过0.05s时，质点Q的加速度大于质点P的加速度B．经过0.05s时，质点Q的加速度小于质点P的加速度C．经过0.1s时，质点Q的运动方向沿y轴负方向D．经过0.1s时，质点Q的运动方向沿y轴正方向分类突破解析由图乙可知，质点的振动周期T＝0.2s，经过0.05s，即14周期，质点P到达负向的最大位移处，而此时质点Q处在正的某一位移处，位移越大，加速度越大，故B正确；经过0.1s，即12周期，质点Q在从正位移回到平衡位置的途中，运动方向沿y轴负方向，故C正确．答案BC针对训练2图4甲为一列简谐横波在t＝0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x＝1m处的质点，Q是平衡位置为x＝4m处的质点，图乙为质点Q的振动图像，则()分类突破图4A．横波的波长是8mB．横波的频率是0.2HzC．质点P随波迁移的速度大小为40m/sD．t＝0.10s时质点P正沿y轴正方向运动解析由波动图像可知，横波的波长是8m，选项A正确；由质点Q的振动图像可知，横波的周期为0.2s，频率是5Hz，选项B错误；质点P围绕平衡位置振动，不随波迁移，选项C错误；根据质点Q的振动图像，t＝0.10s时刻，质点Q正沿y轴负方向运动，说明波沿x轴负方向传播．t＝0.10s时质点P正沿y轴正方向运动，选项D正确．答案AD分类突破三、波动问题的多解性波动问题出现多解性的原因：(1)空间周期性：波在均匀介质中传播时，传播的距离Δx＝nλ＋x0(n＝0,1,2……)，式中λ为波长，x0表示传播距离中除去波长的整数倍部分后余下的那段距离．(2)时间周期性：波在均匀介质中传播的时间Δt＝nT＋t0(n＝0,1,2……)，式中T表示波的周期，t0表示总时间中除去周期的整数倍部分后余下的那段时间．分类突破(3)传播方向的双向性：本章中我们解决的都是仅限于波在一条直线上传播的情况，即有沿x轴正方向或负方向传播的可能．(4)介质中质点间距离与波长的关系的不确定性：已知两质点平衡位置间的距离及某一时刻它们所在的位置，由于波的空间周期性，则两质点存在着多种可能波形．做这类题时，可根据题意，在两质点间先画出最简波形，然后再做一般分析，从而写出两质点间的距离与波长关系的通式．分类突破【例3】如图5所示，实线是某时刻的波形图线，虚线是0.2s后的波形图线．(1)若波向左传播，求它传播的距离及最小距离；(2)若波向右传播，求它的周期及最大周期；(3)若波速为35m/s，求波的传播方向．分类突破图5解析(1)由题图知，λ＝4m，若波向左传播，传播的距离的可能值为Δx＝nλ＋34λ＝(4n＋3)m(n＝0,1,2，…)最小距离为Δxmin＝3m(2)若波向右传播，Δx＝nλ＋14λ＝(4n＋1)m(n＝0,1,2，…)，所用时间为Δt＝n＋14T＝0.2s，故T＝0.84n＋1s(n＝0,1,2，…)，所以Tmax＝0.8s.(3)Δx＝v·Δt＝35×0.2m＝7m＝(λ＋3)m，所以波向左传播．答案见解析分类突破针对训练3如图6所示，简谐横波在t时刻的波形如实线所示，经过Δt＝3s，其波形如虚线所示．已知图中x1与x2相距1m，波的周期为T，且2TΔt4T.则可能的最小波速为________m/s，最小周期为________s.分类突破图6分类突破解析由题图可知波长为λ＝7m．若波向右传播，则Δt＝17T＋nT，故T＝Δtn＋17，结合题目可知n＝2,3；若波向左传播，则Δt＝67T＋mT，故T＝Δtm＋67，结合题目可知m＝2,3.当波向右传播，且n＝2时，周期T最大，为T＝75s，波速最小，最小波速为v＝λT＝775m/s＝5m/s.当波向左传播，且m＝3时，周期最小，最小周期为T＝79s.答案579