2020版高考物理一轮复习 第14章 第2节 机械波课件 新人教版

第十四章振动波动光电磁波与相对论第2节机械波栏目导航知识点二知识点一0102知识点三03知识点四04知识点一波的形成与传播1．机械波的形成条件(1)有发生机械振动的。(2)有传播，如空气、水、绳子等。2．传播特点(1)传播振动形式、和信息。(2)质点不。(3)介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源。答案相同波源介质能量随波迁移3．机械波的分类分类质点振动方向和波的传播方向的关系形状举例横波____凹凸相间；有____、____绳波等纵波在同一条直线上疏密相间；有____、____弹簧波、声波等答案垂直波峰波谷密部疏部4.波长、频率和波速(1)波长：在波动中，振动相位总是相同的两个的距离，用λ表示。波长由频率和波速共同决定。①横波中，相邻两个(或)之间的距离等于波长。②纵波中，相邻两个(或)之间的距离等于波长。(2)频率：波的频率由决定，等于波源的振动频率。(3)波速：波的传播速度，波速由决定，与波源。(4)波速公式：v＝_____＝λT或v＝____。答案无关相邻点间波峰波谷密部疏部波源介质λfΔxΔt[判断正误](1)在机械波的传播中，各质点随波的传播而迁移。()(2)机械波的频率等于振源的振动频率。()(3)机械波的传播速度与振源的振动速度相等。()×√×1．(多选)(2019·玉溪质检)关于机械振动与机械波，下列说法正确的是()A．机械波的频率等于振源的振动频率B．机械波的传播速度与振源的振动速度相等C．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向D．在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离E．机械波在介质中传播的速度由介质本身决定解析答案ADE[机械波的频率等于振源的振动频率，故A正确；机械波的传播速度与振源的振动速度无关，故B错误；波分横波和纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方向在同一条直线上，故C错误；由v＝λT可知，在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离，故D正确；机械波在介质中传播的速度由介质本身决定，故E正确。]2．(多选)(2019·上饶质检)如图所示，a、b、c、d是均匀介质中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时质点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4s＜t＜6s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一定向上运动解析答案ACD[质点a和质点d之间的距离x＝12m，由x＝vt知，t＝6s时波传播的距离为12m，恰好传播到质点d处，选项A正确；由34T＝3s得，此列波的周期T＝4s，各质点开始振动方向均竖直向下，周期都是4s，选项C正确；波由质点a传到质点c需要3s，经14T＝1s(t＝4s)质点c运动到最低点、再经14T＝1s(t＝5s)质点c又回到平衡位置、再经14T＝1s(t＝6s)质点c运动到最高点，选项B错误，选项D正确；波长为λ＝vT＝8m，质点b、d间的距离为10m＝114λ，故质点b可能与质点d的运动方向相同，选项E错误。][考法指导]机械波的传播特点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同。2介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。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点经过一个周期T完成一次全振动，振动形式恰好向前传播一个波长的距离，所以v＝λT＝λf。波动图象和振动图象的理解及应用识点二知波动图象1．坐标轴x轴：各质点的连线。y轴：沿质点振动方向，表示质点的。2．物理意义：表示介质中各质点在某一时刻相对各自_________的位移。3．图象形状：简谐波的图象是(或余弦)曲线，如图所示。答案正弦平衡位置位移平衡位置[判断正误](1)通过波的图象可以找出任一质点在任意时刻的位移。()(2)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)机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍。()×√×两种图象的比较图象类型振动图象波的图象图象特点物理意义表示某质点各个时刻的位移表示某时刻各质点的位移图象信息(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)各时刻质点位移(4)各时刻速度、加速度方向(1)波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度方向(4)传播方向、振动方向的互判形象比喻记录着一个人一段时间内活动的录像带记录着许多人某时刻动作、表情的集体照片图象变化随时间推移，图象延续，但已有形状不变随时间推移，图象沿传播方向平移一完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长[典例](2018·全国卷Ⅰ)一列简谐波在t＝13s时的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点。图(b)是质点Q的振动图象。求：(a)(b)(1)波速及波的传播方向；(2)质点Q的平衡位置的x坐标。解析：(1)由图(a)可以看出，该波的波长为λ＝36cm①由图(b)可以看出，周期为T＝2s②波速为v＝λT＝18cm/s③由图(b)知，当t＝13s时，Q点向上运动，结合图(a)可得，波沿x轴负方向传播。(2)设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为xP、xQ。由图(a)知，x＝0处y＝－A2＝Asin(－30°)，因此xP＝30°360°λ＝3cm④由图(b)知，在t＝0时Q点处于平衡位置，经Δt＝13s，其振动状态向x轴负方向传播至P点处，由此及③式有xQ－xP＝vΔt＝6cm⑤由④⑤式得，质点Q的平衡位置的x坐标为xQ＝9cm。⑥答案：见解析“一分、一看、二找”巧解两种图象问题(1)分清振动图象与波动图象。(2)看清横、纵坐标的单位。尤其要注意单位前的数量级。(3)找准波动图象对应的时刻。(4)找准振动图象对应的质点。考法1波动图象信息的理解1.(多选)(2018·全国卷Ⅲ)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0和t＝0.20s时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期T0.20s。下列说法正确的是()A．波速为0.40m/sB．波长为0.08mC．x＝0.08m的质点在t＝0.70s时位于波谷D．x＝0.08m的质点在t＝0.12s时位于波谷E．若此波传入另一介质中其波速变为0.80m/s，则它在该介质中的波长为0.32m解析答案ACE[根据波形图可知，波长λ＝16cm＝0.16m，选项B错误；根据t＝0时刻和t＝0.20s时刻的波形图和该波的周期T0.20s可知，该波的周期T＝0.40s，波速v＝λT＝0.40m/s，选项A正确；简谐波沿x轴正方向传播，x＝0.08m的质点在t＝0时刻沿y轴正方向振动，在t＝0.70s时位于波谷，在t＝0.12s时位于y0的某位置(不是位于波谷)，选项C正确，D错误；若此波传入另一介质中，周期T不变，其波速变为v′＝0.80m/s，由λ′＝v′T可得它在该介质中的波长为λ′＝0.80×0.4m＝0.32m，选项E正确。]2．(多选)一列沿x轴方向传播的简谐机械横波，波速为2.0m/s。某时刻的波形如图所示，下列说法正确的是()A．这列波的周期为5.0sB．此时x＝4m处的质点加速度达到最大值C．此时x＝6m处的质点一定沿y轴正方向运动D．从此时起再经6s，x＝8m处的质点的位移为－5cmE．质点P的加速度方向与相对平衡位置的位移方向相反解析答案BDE[由波动图象可知，这列波的波长是λ＝8m，这列波的周期是T＝λ/v＝4s，选项A错误；此时x＝4m处的质点处于波谷，加速度达到最大值，选项B正确；此时x＝6m处的质点运动到平衡位置，由于不知波的传播方向，不能得出振动方向，选项C错误；从此时刻起再经6s，x＝8m处的质点运动到波谷，其位移为－5cm，选项D正确；根据振动的加速度大小与位移成正比，方向相反可知，选项E正确。]考法2波动与振动的关系3．(多选)如图甲所示为一简谐波在t＝0时刻的图象，图乙所示为x＝4m处的质点P的振动图象，则下列判断正确的是()甲乙A．这列波的波速是2m/sB．这列波的传播方向沿x正方向C．t＝3.5s时P点的位移为0.2mD．从t＝0时刻开始计时，P点的振动方程为y＝0.2sin(πt＋π)mE．从t＝0时刻开始计时，P点的振动方程为y＝0.2sinπt＋π2m解析答案ACD[根据振动和波动图象知λ＝4m，周期T＝2s，故波速v＝λT＝2m/s，选项A正确；根据图乙知，t＝0时刻P点沿y轴负方向振动，则这列波的传播方向为沿x轴负方向，选项B错误；根据图乙知，P点向y轴负方向振动且t＝3.5s＝74T，故t＝3.5s时P点的位移为0.2m，选项C正确；从t＝0时刻开始计时，P点的振动方程为y＝0.2sin2π2·t＋πm＝0.2sin(πt＋π)m，选项D正确，E错误。]4．(多选)(2019·西安模拟)如图甲所示，介质中两个质点A和B的平衡位置距波源O的距离分别为1m和5m。图乙是波源从起振开始做简谐运动的振动图象。波源振动形成的机械横波沿图甲中x轴传播。已知t＝5s时刻，A质点第一次运动到y轴负方向最大位移处。下列说法正确的是()甲乙A．A质点的起振方向向上B．该列机械波的波速为0.2m/sC．该列机械波的波长为2mD．t＝11.5s时刻，B质点的速度方向沿y轴正方向E．若将波源移至x＝3m处，则A、B两质点同时开始振动，且振动情况完全相同解析答案ACE[由振动图象可知，A质点的起振方向向上，选项A正确；由振动图象可知，振动周期T＝4s，根据题述，t＝5s时刻，A质点第一次运动到y轴负方向最大位移处，可知振动从坐标原点传播到质点A需要2s，即λ2＝1m，可得波长λ＝2m，选项C正确；该列机械波的波速为v＝λT＝0.5m/s，选项B错误；波传播到质点B需要的时间为10s，t＝11.5s时刻，B质点的速度方向沿y轴负方向，选项D错误；若将波源移至x＝3m处，A、B两质点分布在波源两侧，且距离相同，所以A、B两质点同时开始振动，且振动情况完全相同，选项E正确。][考法指导]波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容图象“上下坡”法沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动“同侧”法波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧“微平移”法将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向知识点三波的多解性考法1时间周期性造成的多解问题1.(多选)(2017·全国卷Ⅲ)如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5s时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5s。关于该简谐波，下列说法正确的是()A．波长为2mB．波速为6m/sC．频率为1.5HzD．t＝1s时，x＝1m处的质点处于波峰E．t＝2s时，x＝2m处的质点经过平衡位置解析答案BCE[A错：由简谐波的波动图象可知，波长为4m。B对：t＝0.5s时波向x轴正方向传播的距离为x＝n＋34λ(n＝0,1,2,3…)，即t＝n＋34T＝0.5s(n＝0,1,2,3…)，又T＞0.5s，解之得T＝0.5n＋34s，当n＝0时，T＝23s，符合题意；当n＝1时，T＝27s＜0.5s，不符合题意，则波速v＝λT＝6m/s。C对：频率f＝1T＝1.5Hz。D错：t＝0时x＝1m处的质点处于波峰，因t＝1s时n＝tT＝123＝1.5，则此时x＝1m处的质点处于波谷。E对：t＝0时x＝2m处的质点经过平衡位置向上振动，因t＝2s时n＝tT＝223＝3，则此时x＝2m处的质点经过平衡位置向上振动。]考法2空间周期性造成的多解2．(多选)一列简谐横波沿x轴的正向传播，振幅为2cm，周期为T。已知t＝0时刻波上相距50cm的两质点a、b的位移都是1cm，但运动方向相反，其中质点a沿