高考物理一轮总复习第十五章第2课时机械波课件新人教版

(2)质点振幅 图象
(3)各时刻质点位移 信息
(4)各时刻速度、加速
(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
度方向
(4)传播方向、振动方向的互判
图象 随时间推移，图象延 随时间推移，图象沿传播方向平
变化 续，但已有形状不变
移
形象 记录着一个人一段时间 记录着许多人某时刻动作、表情
2．(多选)下列说法中正确的是(BCD) A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了 B．发生多普勒效应时，观察者接收的频率发生了变化 C．多普勒效应是在波源和观察者之间有相对运动时产生的 D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的 E．当观察者向波源靠近时，观察到波的频率变小
解析：选BCD.当波源与观察者之间有相对运动时， 会发生多普 勒效应，选项C正确．发生多普勒效应时是接收到的频率发生了变化， 而波源的频率没有变化，故A错，B对，而D项也是正确的．当观察者 向波源靠近时，会观察到波的频率变大．
解析：选BCE.干涉、衍射是波共有的特性，所以A错误．干涉具 备两波频率相同、相位差恒定的条件，B正确．当满足d≤λ时产生明显 的衍射现象，C正确．在干涉图样中，质点的位移随时间时刻发生变 化，D错误．在多普勒效应中，观测者与波源相对靠近时，接收到的波 的频率大于波源的振动频率，E正确．
4．(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. 某时刻波形如图所示，下列 说法不正确的是(ABD)
第2课时 机械波
一、机械波 1．机械波的形成条件 (1)有发生机械振动的____波__源_____． (2)有传播____介__质_____，如空气、水等． 2．传播特点 (1)传播振动形式、传递____能__量_____、传递信息． (2)质点不随波迁移．
3．机械波的分类 机械波横纵波波：：振振动动方方向向与与传传播播方方向向在_垂_同_直__一__条. 直线上.
3
波谷．E对：t＝0时x＝2 m处的质点经过平衡位置向上振动，因t＝2 s
时n＝Tt ＝22＝3，则此时x＝2 m处的质点经过平衡位置向上振动． 3
考点二 振动图象与波动图象的综合应用
振动图象
波的图象
图象
物理意义
表示某质点各个时 表示某时刻各质点
刻的位移
的位移
(1)质点振动周期
(1)波长、振幅
解析：选ACE.水面波是一种机械波，说法A正确；根据题意得周 期T＝195 s＝53 s，频率f＝T1＝0.6 Hz，说法B错误；波长λ＝vf ＝10..86 m＝ 3 m，说法C正确；波传播过程中，传播的是振动形式，能量可以传递 出去，但质点并不随波迁移，说法D错误，说法E正确．
[1－2](2017·高考全国卷Ⅲ)(多选)如图，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＝0.5 s时的波形图．已知该简 谐波的周期大于0.5 s．关于该简谐波，下列说法正确的是(BCE)
四、波的衍射 1．定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象． 2．发生明显衍射的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波 长__相__差__不__多___，或者__小__于__波__长___时，才会发生明显的衍射现象．
五、波的干涉 1．波的叠加原理：几列波相遇时能保持各自的运动状态，继续传 播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振 动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和． 2．波的干涉 (1)定义：频率相同的两列波叠加时，某些区域的振动 ___加__强______、某些区域的振动____减__弱_____，这种现象叫波的干涉． (2)条件：两列波的频率相同．
二、描述机械波的物理量 1．波长λ：在波动中振动相位总是____相__同_____的两个相邻质点间 的距离．用“λ”表示． 2．频率f：在波动中，介质中各质点的振动频率都是相同的，都 等于____波__源_____的振动频率． 3．波速：波的传播速度，波速由____介__质_____决定，与波源 ____无__关_____．
解析 由图象可知，λ＝0.16 m，波向x轴正方向传播，则有nT＋T2 ＝0.20 s，已知周期T>0.20 s，所以取n＝0，可得T＝0.4 s，故波速v＝Tλ ＝0.40 m/s，A正确，B错误；由图象可知，t＝0时，x＝0.08 m处的质 点位于平衡位置向y轴正方向振动，则t＝0.70 s＝1＋34T时位于波谷，t ＝0.12 s＝0.3T＜T2，该质点在t＝0.12 s时位于平衡位置和波峰之间的某 一位置，C正确，D错误；波从一种介质进入到另外一种介质，频率、 周期均不变，所以λ′＝v′T＝0.32 m，E正确．
考点一 机械波的传播与图象 1．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，由于介质不同，波长和波速可 以改变，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，波恰好向前传播一个波长 的距离，所以v＝Tλ ＝λf.
②看清横、纵坐标的单位.尤其要注意单位前的数量级. ③找准波的图象对应的时刻. ④找准振动图象对应的质点.
2图象问题的易错点 ①不理解振动图象与波的图象的区别. ②误将振动图象看作波的图象或将波的图象看作振动图象. ③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. ④不会区分波的传播位移和质点的振动位移. ⑤误认为质点随波迁移.
[2－1](多选)图甲为一列简谐横波在t＝2 s时的波形图，图乙为介质 中平衡位置在x＝1.5 m处的质点的振动图象，P是平衡位置为x＝2 m的 质点．下列说法正确的是(ACE)
4．波速公式：v＝_____λ_f _____＝Tλ或v＝ΔΔxt .
三、机械波的图象
1．图象：在平面直角坐标系中，用横坐标表示介质中各质点的 ___平__衡__位__置__，用纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的 ___位__移______，连接各位移矢量的末端，得出的曲线即为波的图象，简
谐波的图象是正弦(或余弦)曲线． 2．物理意义：某一时刻介质中各质点相对__平__衡__位__置___的位移．
3．(多选)关于波的干涉、衍射等现象，下列说法正确的是(BCE ) A．有的波只能发生干涉现象，有的波只能发生衍射现象 B．产生干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等 C．能观察到明显的衍射现象的条件是障碍物的尺寸与波长比较相 差不多或比波长更小 D．在干涉图样中，振动加强区域中的质点，其位移始终最大，振 动减弱区域的质点，其位移始终保持最小 E．当观测者靠近波源时，接收到的波的频率会大于波源的振动频 率
(2018·高考全国卷Ⅲ)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传 播，在t＝0和t＝0.20 s时的波形分别如图中实线和虚线所示．已知该波 的周期T>0.20 s．下列说法正确的是(ACE)
A．波速为0.40 m/s B．波长为0.08 m C．x＝0.08 m的质点在t＝0.70 s时位于波谷 D．x＝0.08 m的质点在t＝0.12 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
3．波的传播方向与质点振动方向的互判方法
方法解读
图象演示
“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
波形图上某点表示传播方 “同侧”
向和振动方向的箭头在图 法
线同侧
将波形沿传播方向进行微 “微平 小的平移，再由对应同一 移”法 x坐标的两波形曲线上的
点来判断振动方向
2．波的图象的特点 (1)质点振动nT(波传播nλ)(n＝0,1,2,3，…)时，波形不变． (2)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为nλ(n＝ 1,2,3，…)时，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)2λ(n＝0,1,2,3，…)时，它们的振动步调总相反． (3)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．
T＝2 s②
波速为v＝Tλ＝18 cm/s③
由图(b)知，当t＝
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s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＝33600°°λ＝3 cm④
由图(b)知，在t＝0时Q点处于平衡位置，经Δt＝
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s，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＝6 cm⑤ 由④⑤式得，质点Q的平衡位置的x坐标为
xQ＝9 cm⑥
答案 (1)18 cm/s x轴负方向 (2)9 cm
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.
①分清振动图象与波的图象.此步骤最简单，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.
3．干涉和衍射是波特有的现象，波同时还可以发生反射、折射．
六、多普勒效应 由于波源与观察者互相____靠__近_____或者互相___远__离______时，接 收到的波的_____频__率____与波源频率不相等的现象．
1．判断下列说法是否正确 (1)在机械波的传播过程中，各质点随波的传播而迁移．( × ) (2)相距一个(或整数个)波长的两个质点的振动位移在任何时刻都 相同，而且振动速度的大小和方向也相同．( √ ) (3)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象．( × ) (4)波的传播在时间上有周期性，在空间上也有周期性．( √ ) (5)机械波传递的是振动形式和能量．( √ ) (6)波的图象描述的是一个质点的位移随时间变化的关系．( × )
A．波长为2 m B．波速为6 m/s C．频率为1.5 Hz D．t＝1 s时，x＝1 m处的质点处于波峰 E．t＝2 s时，x＝2 m处的质点经过平衡位置
解析：选BCE.A错：由简谐波的波动图象可知，波长为4 m．B 对：t＝0.5 s时波向x轴正方向传播的距离为x＝ n＋34 λ(n＝0,1,2,3…)， 即t＝n＋34T＝0.5 s(n＝0,1,2,3…)，又T＞0.5 s，解之得T＝n0＋.534，当n ＝0时，T＝23 s，符合题意；当n＝1时，T＝27 s＜0.5 s，不符合题意， 则波速v＝Tλ ＝6 m/s.C对：频率f＝T1＝1.5 Hz.D错：t＝0时x＝1 m处的 质点处于波峰，因t＝1 s时n＝Tt ＝12＝1.5，则此时x＝1 m处的质点处于
比喻 内活动的录像带
的集体照片
Байду номын сангаас
(2018·高考全国卷Ⅰ)一列简谐横波在t＝
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s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
(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＝36 cm①
由图(b)可以看出，周期为
A．这列波的振幅为4 cm B．这列波的周期为1 s C．这列波的波长为8 m D．此时x＝4 m处质点沿y轴负方向运动 E．此时x＝4 m处质点的加速度为0
解析：选ABD.由题图可得，这列波的振幅为2 cm，选项A错误； 由题图得，波长λ＝8 m，由T＝vλ得T＝2 s，选项B错误，C正确；由波 动与振动的关系得，此时x＝4 m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a＝0，选项D错误，E正确．
[1－1](多选)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s 的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近．该同学发现从第1个波峰 到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s．下列说法正确的是(ACE)
A．水面波是一种机械波 B．该水面波的频率为6 Hz C．该水面波的波长为3 m D．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递 出去 E．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并 不随波迁移