2019-2020学年高中物理 第二章 机械波单元复习教案 教科版选修3-4.doc.doc
2024-2025学年高中物理第二章机械波1机械波的形成和传播教案1教科版选修3-4
小组讨论：让学生分组讨论机械波的未来发展或改进方向，并提出创新性的想法或建议。
4.学生小组讨论（10分钟）
目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。
过程：
将学生分成若干小组，每组选择一个与机械波相关的主题进行深入讨论。
小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。
3.学生可能遇到的困难和挑战：在理解机械波的形成和传播过程中，学生可能会遇到以下困难：首先，对波动现象背后的微观机制理解不够深入，难以将振动与波动联系起来；其次，对于波的传播方向的误解，可能会混淆波的传播与振动的方向；此外，学生在进行实验探究时，可能对实验数据的处理和分析感到困惑，需要教师的指导和支持。
二、新课内容（25分钟）
1.讲解机械波的定义和分类，结合课本图示进行演示。
2.分析机械波的形成原理，引导学生通过实验探究。
3.讲解机械波的传播条件和特性，结合实例进行说明。
4.分析机械波的能量传递和振动方向，进行课堂讨论。
三、课堂练习（10分钟）
1.根据新课内容，设计相关习题，让学生巩固所学知识。
2.对学生进行个别指导，解答疑惑。
2.讨论法：将学生分成小组，针对机械波的形成和传播原理进行讨论。教师提出问题，引导学生展开思考，鼓励他们发表自己的观点。最后，组织各小组分享讨论成果，进行总结和评价。
3.实验法：组织学生进行分组实验，指导他们设计实验方案、操作实验设备、记录实验数据等。实验过程中，教师巡回指导，解答学生疑问。实验结束后，组织学生进行实验报告撰写和汇报。
7.机械波的反射和折射
当机械波遇到介质的边界时，会发生反射和折射现象。
-反射：波从介质边界反弹回来，遵循反射定律。
高中物理 第二章 机械波单元复习教案 教科版选修3-4-教科版高二选修3-4物理教案
机械波教学目标1.通过观察，认识波是振动传播的形式和能量传播的形式。
能区别横波和纵波。
能用图像描述横波。
理解波速、波长和频率（周期）的关系。
2.了解惠更斯原理，能用来分析波的反射和折射。
3.通过实验，认识波的干涉现象、衍射现象。
4.通过实验感受多普勒效应。
解释多普勒效应产生的原因。
列举多普勒效应的应用实例。
重点难点重点：理解波速、波长和频率（周期）的关系。
波的图像。
难点：认识波的干涉现象、衍射现象。
设计思想本章是上一章“机械振动”教学内容的延伸和扩展。
机械振动只讨论物体的运动状态随时间的变化，而波动讨论的是振动在空间介质中的传播。
本章着重介绍有关波的共性的知识，如波的形成与传播、波长、频率、波速、波传播的规律、波的图像、波的反射和折射、波的干涉、衍射、多普勒效应等。
教学资源《机械波复习》多媒体课件教学设计【课堂学习】学习活动一：理解基本概念问题1：什么是机械波？机械波产生的条件？机械波的分类？问题2：描述机械波的物理量？问题3：波的图象特点、意义、应用？问题4：波的干涉、衍射现象？问题5：什么是多普勒效应？学习活动二：掌握基本规律问题1：描述机械波的物理量关系？（）问题2：波的传播方向与质点的振动方向关系确定方法？问题3：波的叠加原理？问题4：波的独立传播原理？学习活动三：熟悉基本题型问题1：波动图像的分析【例题】一简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻其波形如图所示。
下列说法正确的是A 由波形图可知该波的波长B 由波形图可知该波的周期C 经1/4周期后质元P运动到Q点D 经1/4周期后质元R的速度变为零解析：由波的图象的物理意义，可直接得出波长为4cm ，A项正确；波传递的是能量和振动形式，并不发生质点的迁移，质点只能在各自的平衡位置振动，C错误，D正确；波长、波速和周期（频率）三个量中要知道两个才能求出第三个，B项错误。
答案：AD问题2：波长、波速和周期（频率）的关系【例题】一简谐横波在某一时刻的波形图如图所示，图中位于a、b两处的质元经过四分之一周期后分别运动到a'、b'处。
2019-2020学年物理教科版选修3-4学案：第二章机械波 优化总结 Word版含答案
本章优化总结机械波⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧机械波的形成⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧形成：机械振动在介质中的传播条件：波源(振源)、介质，二者缺一不可特点：传播的是运动形式、能量、信息，质点并没随波迁移波动与质点振动的关系分类：按波动方向与振动方向的关系分为横波和纵波描述波的物理量⎩⎪⎨⎪⎧振幅A 、周期T 、频率f 、波长λ、波速v 关系：v ＝λf 或v＝λT 波动图像⎩⎪⎨⎪⎧形成与物理意义与振动图像的区别从波动图像可获得的信息解决问题⎩⎪⎨⎪⎧根据质点振动方向来判断波的传播方向根据某一时刻的波形图画另一时刻的波形图波传播的双向性和周期性波的一些现象⎩⎪⎨⎪⎧衍射：波绕过障碍物或小孔的现象叠加原理干涉(干涉与衍射是波的现象)多勒普效应：波源与观察者相对运动时产生的，一切波都会发生多普勒效应反射和折射(惠更斯原理，可分析其规律)波的图像与振动图像的综合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．利用波速关系式：波长、波速、周期间一定满足v ＝λT＝λf .一列简谐横波沿x 轴传播，t ＝0时刻的波形如图甲所示，此时质点P 正沿y 轴负方向运动，其振动图像如图乙所示，则该波的传播方向和波速分别是( )A ．沿x 轴负方向，60 m/sB ．沿x 轴正方向，60 m/sC ．沿x 轴负方向，30 m/sD ．沿x 轴正方向，30 m/s[解析] 由题图甲知，波长λ＝24 m ，由题图乙知T ＝0.4 s ．根据v ＝λT 可求得v ＝60 m/s ，故C 、D 项错误．根据“同侧法”可判断出波的传播方向沿x 轴负方向，故A 项正确，B 项错误．[答案] AΔt 前后波形图的画法1．Δt 时间后波形图的画法(1)平移法(如图中①经Δt 时间后的波形)①原理：波传播的是运动形式，即波形的传播． ②方法与步骤a ．算出波在Δt 时间内传播的距离：Δx ＝v Δt ＝λT ·Δt .b ．把波形沿波的传播方向平移Δx ，如图所示的②图像．c ．然后将图线向反方向顺延即可，如图虚线部分． (2)特殊点法(如图中①经Δt 时间后的波形)①原理：参与波动的介质质点都在各自的平衡位置振动，并不随波迁移． ②方法与步骤a ．取相距为λ4的两个特殊点(最大位移处与平衡位置处)为研究对象．b ．根据图示时刻质点的振动方向，判断出经Δt (通常要算出ΔtT＝n 的值)时间后两质点的位置．c ．过这两位置画出正弦图像即可，如图所示，假设Δt ＝34T ，经Δt 时间后波形如图中②所示．2．Δt 时间前波形图的画法：如果运用平移法，只需将波形逆着波的传播方向推进；如果运用特殊点法，只需沿着质点振动的反方向找Δt 前的质点位置，其他做法不变．如图所示，图甲为某波在t ＝1.0 s 时的图像，图乙为参与该波动P 质点的振动图像．(1)求该波的波速； (2)画出t ＝3.5 s 时的波形．[解析] (1)由图甲得波长λ＝4 m ，由图乙得周期T ＝1.0 s ，所以波速v ＝λT ＝4 m/s.(2)法一：平移法由图乙可知1.0 s 时质点P 向－y 方向振动，所以图甲中的波沿x 轴向左传播，传播距离Δx ＝v Δt ＝4×3.5 m ＝14 m ＝(3＋1/2)λ，所以只需将波形沿x 轴负向平移12λ＝2 m 即可，如图1所示．法二：特殊点法如图2所示，在图中取两特殊质点a 、b ，因Δt ＝3.5 s ＝312T ，舍弃3，取T2，找出a 、b 两质点振动T2后的位置a ′、b ′，过a ′、b ′画出正弦曲线即可．[答案] (1)4 m/s (2)见解析波的多解问题波的多解问题是本章最重要的一种题型，也是能力要求最高的一种问题，要处理好本类问题，一是要理解波的特点，尤其是波的空间周期性(每前进一定的距离，波形相同)、时间周期性(介质中某处每过一定的时间波形相同)、波传播的双向性、质点振动的双向性，二是在问题中培养起多解意识．1．空间周期性：波在均匀介质中传播时，传播的距离Δx ＝nλ＋x 0，n ∈N ，式中λ为波长，x 0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 ＋t 0，n ∈N ，式中T 表示波的周期，t 0表示总时间中除去周期的整数倍部分后剩下的那段时间．3．传播方向的双向性：本章中我们解决的都是仅限于在一条直线上传播的情况，即它有沿x 正向或负向传播的可能．4．质点振动的双向性：质点虽在振动，但在只给出位置的情况下，质点振动有沿＋y 和－y 两个方向的可能．如图所示，实线是某时刻的波形图线，虚线是0.2 s 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35 m/s ，求波的传播方向．[解析] (1)由题图知，λ＝4 m ，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Δx min ＝3 m.(2)若波向右传播，Δx ＝(4n ＋1) m ，所用时间为Δt ＝⎝⎛⎭⎫n ＋14T ＝0.2 s ，故T ＝0.84n ＋1 s ，所以T max ＝0.8 s.(3)Δx ＝v ·Δt ＝35×0.2 m ＝7 m ＝(λ＋3) m ，所以波向左传播． [答案] 见解析。
2019-2020年高中物理 第2章 机械波教案 教科版选修3-4
2019-2020年高中物理第2章机械波教案教科版选修3-4教学目标：1．掌握机械波的产生条件和机械波的传播特点（规律）；2．掌握描述波的物理量——波速、周期、波长；3．正确区分振动图象和波动图象，并能运用两个图象解决有关问题4．知道波的特性：波的叠加、干涉、衍射；了解多普勒效应教学重点：机械波的传播特点，机械波的三大关系（波长、波速、周期的关系；空间距离和时间的关系；波形图、质点振动方向和波的传播方向间的关系）教学难点：波的图象及相关应用教学方法：讲练结合，计算机辅助教学教学过程：一、机械波1．机械波的产生条件：①波源（机械振动）②传播振动的介质（相邻质点间存在相互作用力）。
2．机械波的分类机械波可分为横波和纵波两种。
（1）质点振动方向和波的传播方向垂直的叫横波，如：绳上波、水面波等。
（2）质点振动方向和波的传播方向平行的叫纵波，如：弹簧上的疏密波、声波等。
分类质点的振动方向和波的传播方向关系形状举例横波垂直凹凸相间；有波峰、波谷绳波等纵波在同一条直线上疏密相间；有密部、疏部弹簧波、声波等说明：地震波既有横波，也有纵波。
3．机械波的传播（1）在同一种均匀介质中机械波的传播是匀速的。
波速、波长和频率之间满足公式：v=λf。
（2）介质质点的运动是在各自的平衡位置附近的简谐运动，是变加速运动，介质质点并不随波迁移。
（3）机械波转播的是振动形式、能量和信息。
（4）机械波的频率由波源决定，而传播速度由介质决定。
4．机械波的传播特点（规律）：（1）前带后，后跟前，运动状态向后传。
即：各质点都做受迫振动，起振方向由波源来决定；且其振动频率（周期）都等于波源的振动频率（周期），但离波源越远的质点振动越滞后。
（2）机械波传播的是波源的振动形式和波源提供的能量，而不是质点。
5．机械波的反射、折射、干涉、衍射一切波都能发生反射、折射、干涉、衍射。
特别是干涉、衍射，是波特有的性质。
（1）干涉产生干涉的必要条件是：两列波源的频率必须相同。
2019-2020学年高中物理 第二章 机械波 2.6 多普勒效应教案 沪科版选修3-4.doc.doc
2019-2020学年高中物理第二章机械波 2.6 多普勒效应教案沪科版选修3-4一、教材分析本节课为一个课时，主要学习波的一种现象——多普勒效应二、教学目标1.知识目标(1)知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别．(2)知道什么是多普勒效应，知道它是波源与观察者之间有相对运动时产生的现象。
(3)了解多普勒效应的一些应用．2.能力目标通过对多普勒效应的学习，让学生体会到物理源于生活又服务于生活3.情感目标通过对多普勒效应的探究性学习，激发学生的合作意识和创新意识，树立正确的学习观．三、重点难点重点：1.知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别2.多普勒效应的定义及产生条件难点：1．波源的频率与观察者接收到的频率的区别2．对多普勒效应成因的探究论证四、学情分析本节内容较为抽象，但是和实际生活联系的比较密切，学生应该是比较容易感知和掌握的。
五、教学方法1．通过实验、多媒体课件演示激发学生学习物理的兴趣，培养学生观察能力，和从物理现象入手，通过理论演绎和实验验证研究物理问题的方法。
2．通过对物理问题的分析论证培养学生勤于思考的习惯和分析问题的能力。
3．通过多普勒效应应用的学习，培养学生查阅资料和整理资料的能力。
六、教具和课前准备1、蜂鸣器2、学生准备：把导学案的课前预习内容做完整并且核对答案3、教师的准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案，还有教具的准备。
七、课时安排一个课时八、教学过程：同学们，在前面我们学习了许多关于波的知识，例如，波的干涉、衍射是一切波特有的现象，今天我们在来学习另外一种有关波的物理现象。
请观察下面的实验。
【演示实验】(1)蜂鸣器静止,学生听声音有无变化(2)两个学生分别站在教室前后,手中牵一根绳,让发生器在绳上快速运动,其他学生注意听声音有无变化学生叙述听到的声音情况(1)静止时，听不到声音的变化；(2)发生器靠近时，声音变得尖锐(音调变高)；发生器远离时，声音变得低沉(音调变低). 【问题】生活中有无类似的现象？学生举例：行驶中的汽车鸣笛；火车鸣笛进站；飞机起飞等【录像】行驶中鸣笛的汽车和火车。
学年高中物理第二章机械波第4节惠更斯波的反射和折射教案教科版选修3_4
四、惠更斯原理 波的反射和折射教学目标1．明白波面和波线，和波传播到两种介质的界面时同时发生反射和折射2. 明白波发生反射现象时，反射角等于入射角，明白反射波的频率，波速和波长与入射波相同3. 明白折射波与入射波的频率相同，波速与波长不同，明白得波发生折射的缘故是波在不同介质中速度不同，把握入射角与折射角的关系重点难点重点：惠更斯原理，波的反射和折射规律难点：惠更斯原理设计思想波的发射和折射在初中已经初步了解，学生有这方面的大体知识，但惠更斯原理比较抽象难懂，因此在教学设计时多注重图像集合的方式让学生领会。
同时应注重知识与实际生活的联系，以增强学生学习的爱好和热情，在教学中多采纳多媒体展现物理情景，并通过实例让学生把握应用物理知识解决问题的能力。
教学资源 《波的反射和折射》多媒体课件教学设计【课堂引入】有关波的反射和折射的两幅图片问题：图中描述了什么现象？这两个现象说明了什么问题？（学生的答案更多的集中在回声和水波的波纹）为了进一步探讨机械波在传播进程中的反射和折射原理，咱们一路来学习波的反射和折射【课堂学习】学习活动一：惠更斯原理问题1：什么是波面和波线？波面：同一时刻，介质中处于波峰或波谷的质点所组成的面叫做波面．波线：用来表示波的传播方向的跟各个波面垂直的线叫做波线．问题2：什么是惠更斯原理？介质中任一波面上的各点，都能够看做发射子波的波源，而后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面即是新的波面。
依照惠更斯原理，只要明白某一时刻的波阵面，就能够够确信下一时刻的波阵面。
· · · · · 波传播方向学习活动二：波的反射问题1：什么是入射角和反射角？入射角（i ）和反射角（i’）：入射波的波线与平面法线的夹角i 叫做入射角．反射波的波线与平面法线的夹角i’ 叫做反射角．问题2：什么是波的反射？波碰到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射．问题3：反射规律的内容是什么？反射规律的内容：入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居法线双侧，反射角等于入射角。
2019-2020学年高中物理 第二章 机械波 2.2 横波的图像教案 教科版选修3-4.doc.doc
2019-2020学年高中物理 第二章 机械波 2.2 横波的图像教案 教科版选修3-4[知能准备]1．波的图象有时也称为 ，简称波形。
它是用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 。
2． 这样的波叫做正弦波，也叫 。
介质中有正弦波传播时，介质的质点在做 。
3．波的图象表示 的位移，振动图象则表示 的位移。
[同步教学]1．波的图象（以简谐波为例）用横坐标x 表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置，纵坐标y 表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，并规定在横波中，位移向上时y 取正值，向下时y 取负值。
在x-y 平面上，画出各个质点平衡位置x 与各质点偏离平衡位置的位移y 的各点(x ，y)，用平滑的曲线把各点连接起来就得到了横波的波形图象，如图5-2-1所示。
⑴ 形状：波的图象的形状是如图5-2-1所示的正弦曲线。
注意y=cosx 的图象也是一条正弦曲线，因为它可以写成y=sin(x+2π)。
⑵ 物理意义：表示介质中沿波传播方向上各个质点在某一时刻相对平衡位置的位移。
⑶ 应用：利用波的图象通常可以解决如下问题：①从图象中可以看出波长λ；波长：波源振动一个周期，波向前传播的距离为一个波长，即：λ=∆x ；②从图象中可以看出各质点振动的振幅A ；③从图象中可以看出该时刻各质点偏离平衡位置的位移；④从图象中可以看出各质点振动的速度方向；⑤从图象中可以看出各质点振动的加速度方向；⑥从图象中可以看出各质点振动的回复力方向；⑦从图象中可以间接地比较各质点在该时刻的振动速度、动能、势能、回复力、加速度等量的大小；例1 图5-2-2为一列沿x 轴正方向传播的简谐波在某个时刻的波形图，下列关于该列波的说法中正确的是（ ）A ．该简谐波的振幅是4cmB ．质点P 此时受到的回复力的方向向上C ．该简谐波的波长是3mD ．质点P 此时的加速度方向沿y 轴的负方向 解答：本题主要考查波的图象的直接应用由图象不难发现，该简谐波的振幅、波长分别为4cm 和2m ，所以选项A 正确，选项C错。
【2019-2020】高中物理第二章机械波第3节波的图像教学案教科版选修3_4
教学资料参考范本【2019-2020】高中物理第二章机械波第3节波的图像教学案教科版选修3_4撰写人：__________________部门：__________________时间：__________________对应学生用书P23[自读教材·抓基础]1．横波图像的特点简谐波的波形为正弦曲线。
2．横波图像的物理意义描述了离波源不同距离的各振动质点在某一时刻的位置。
3．画横波图像的一般步骤(1)建立坐标系：用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。
(2)选取正方向：规定位移的方向向上为正值，向下为负值。
(3)描点：把某一时刻所有质点的位移画在坐标系里。
(4)连线：用平滑曲线把坐标系中各质点的位移坐标点连接起来就是这时的横波的图像。
[跟随名师·解疑难]1．横波图像的理解(1)横波的图像是某一时刻介质中各个质点偏离平衡位置的位移情况。
可以将波的图像比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”。
(2)简谐波的图像是正(余)弦曲线，是最简单的一种波，各个质点振动的最大位移都相等。
2．横波图像的周期性在波的传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，不同时刻质点的位移不同，则不同时刻波的图像不同。
质点的振动位移做周期性变化，则波的图像也做周期性变化。
经过一个周期，波的图像复原一次。
3．横波传播的双向性如果只知道波沿x轴传播，则有可能沿x轴正向传播，也有可能沿x轴负向传播，具有双向性。
4．横波图像的两种画法根据某时刻的波形图画出另一时刻波形图的方法：(1)特殊点法：取正弦波上的五个特殊点(三个平衡位置点，一个波峰点，一个波谷点)，先根据波传播的方向确定它们的振动方向，再判断Δt后各点运动到什么位置，最后连成曲线，即为另一时刻的波形图。
适用于Δt＝n的情形。
(2)平移法：将原图像沿x轴方向即波传播的方向平移。
根据波速和给定的时间，利用Δx＝vΔt，求出沿波的传播方向上移动的位移，将波进行平移。
2019-2020学年度最新高中物理第二章机械波第56节波的干涉衍射多普勒效应教学案教科版选修3_4
C．a质点的振动始终是最弱的，b、c、d质点的振动始终是最强的
D．再过T/4后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱
[思路点拨]
(1)形成干涉图样的所有质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地随时间变化。
(2)对稳定的干涉，振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的。
(3)明显衍射发生时，并不一定能清楚地感受到，如当孔远远小于水波波长时，衍射应当非常明显，但因孔很小，单位时间内通过孔的能量很小，又分布到很大的区域上，水波将非常弱，会看不清楚。
2．干涉和衍射的对比
定义
现象
可观察到明显
现象的条件
相同点
波的衍射
波可以绕过障碍物继续传播的现象
波能偏离直线而传到直线传播以外的空间
②现象：在振动的水面上，出现了一条条从两个波源中间展开来的相对平静的区域和振动较强的区域，这两种区域的分布固定而且相互隔开。
(2)现象解释：
①加强区：在某一时刻，两列波的波峰(或波谷)同时到达某一点，该质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和。加强点形成的区域是加强区。
②减弱区：某一时刻，两列波的波峰和波谷同时到达某一点，该质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，减弱点形成的区域是减弱区。若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零。
答案：ABC
[探规寻律]
(1)障碍物的尺寸的大小不是发生衍射的条件，而是发生明显衍射的条件，波长越大越易发生明显衍射现象。
(2)当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，也很难观察到波的衍射。
[跟踪演练]
如图2－5－6所示，S为波源，M、N为两块挡板，其中M板固定，N板可上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A点没有振动，为了使A点能发生振动，可采用的方法是______(填“增大”或“减小”)波源的频率，也可以将N板______(填“向上”或“向下”)移动一些。
2020版高中物理 第二章 机械波 3 波的图像学案 教科版选修3-4
3 波的图像[学习目标] 1.知道图像中横、纵坐标各表示的物理量，理解波的图像的物理意义.2.理解波的图像和振动图像的区别.3.会处理由波的双向性和周期性引起的多解问题.一、横波的图像 1.波形图若以横坐标x 表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y 表示该时刻各个质点偏离平衡位置的位移，规定位移的方向向上为正值，向下为负值，则在xOy 坐标平面上，描出该时刻各质点的位置(x ，y )，用平滑曲线将各点连接起来，就得到这一时刻横波的图像.波的图像有时也称为波形图，简称波形. 2.正弦波：波形图是正弦曲线的波，又称为正弦波. 3.图像的物理意义直观地表明了离波源不同距离的各振动质点在某一时刻的位置. 二、波的图像与振动图像的比较[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)波的图像反映的是某一时刻介质中各质点的位移情况.( √)(2)从波的图像可以知道各质点振动的振幅.( √)(3)在不同时刻波的图像有可能完全相同.( √)(4)振动图像的图线实质是振动质点所经过的路径形状，波的图像的图线实质是某一时刻各个质点的连线形状.( ×)2.如图1所示，一列沿x轴正方向传播的横波在某一时刻的波形图如图________所示，其上某一质点的振动图像如图________所示.由图可知波长λ＝_______m，振幅A＝_______cm，周期T＝________s，波速v＝______m/s.此时质点P运动方向向____________，加速度方向向________.图1答案甲乙 4 10 4 1 上下一、波的图像的理解和应用[导学探究] 如图2所示是一列简谐波在某一时刻的图像.图2(1)波的图像是什么形状的曲线？(2)由图像可获取哪些信息？答案(1)余弦曲线.(2)可以获得以下信息：①该时刻各个质点相对平衡位置的位移.②各质点振动的振幅.③波长[知识深化] 对波的图像的理解(1)对波的图像的理解①波的图像是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”.可以将波的图像比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”.②简谐波的图像是正(余)弦曲线，介质中的质点做简谐运动.(2)由波的图像可获取的信息①直接读出波长.若已知波速，可计算出周期、频率.或已知周期、频率可计算出波速.②直接读出该时刻各质点的位移，间接判断回复力、加速度情况.③介质中各质点的振幅.④已知波的传播方向，可知质点的振动方向；已知质点的振动方向，可知波的传播方向.判断方法如下：(以已知波的传播方向判断质点振动方向为例)a.质点带动法由波的形成原理可知，后振动的质点总是重复先振动的质点的运动，若已知波的传播方向来判断质点的振动方向时，可在波源一侧找与该质点距离较近的前一质点，如果前一质点在该质点下方，则该质点将向下运动，否则该质点将向上运动.b.上下坡法如图3所示，沿波的传播方向，“上坡”的质点向下振动，如D、E、F；“下坡”的质点向上振动，如A、B、C.图3c.微平移法原理：波向前传播，波形也向前平移.方法：作出经微小时间Δt后的波形，就知道了各质点经过Δt时间到达的位置，此刻质点振动方向也就知道了.如图4所示.图4例1一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为4m/s.某时刻波形如图5所示，下列说法正确的是( )图5A.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 答案 D解析 由题图可知，这列波的振幅为2cm ，A 项错误；波长λ＝8m ，故周期T ＝λv ＝84s ＝2s ，B 项错误；波向右传播，根据“上下坡法”可知，x ＝4m 处质点沿y 轴正方向运动，C 项错误；此时x ＝4m 处质点处于平衡位置，回复力为零，加速度为零，D 项正确. 二、波的图像的画法[导学探究] 请画出例1中的波经0.5s 后的波形.答案[知识深化] 波的图像的画法 (1)特殊点法先找出两点(平衡位置、波峰或波谷等特殊点)并确定其运动方向，然后确定经Δt 时间后这两点所到达的位置，最后按正弦规律画出新的波形.该法适用于Δt ＝n ·T4(n ＝1,2,3，……)的情况.(2)波形平移法在已知波的传播速度的情况下，由Δx ＝v Δt 可得经Δt 时间后波向前移动的距离Δx ，把图像沿传播方向平移Δx 即得到相对应的图像.例2 某一简谐横波在t ＝0时刻的波形图如图6所示.若波向右传播，画出T 4后和T4前两个时刻的波的图像.图6答案 见解析图 解析 解法一 特殊点法根据t ＝0时刻波的图像及波的传播方向，可知此时刻A 、B 、C 、D 、E 、F 各质点在该时刻的振动方向，由各个质点的振动方向可确定出经T 4后各个质点所在的位置，将这些点所在位置用平滑曲线连接起来，便可得到经T4后的波的图像.如图中的虚线(a)所示.同理，根据各个质点的振动方向可确定出T 4前时刻各个质点的所在位置，于是便可得到T4前时刻的波的图像.如图中虚线(b)所示.解法二 波形平移法由题图可知，在质点振动的一个周期内，波向前传播一个波长的距离，即传播的距离x ＝12m ，因此在T4内，波向前传播了3m.根据波的传播过程和传播的实质，若波向右传播，把波的原有图形向右移动3m 的距离，就得到了T4后时刻的波形图，同理可以得到T4前时刻波的图像.在已知波速的情况下，由公式Δx ＝v Δt 可得经Δt 时间后波向前移动的距离Δx ，把波形平移Δx 即可得Δt 时间后的波形图.注意，当Δx ＝k λ＋Δx 0时，只需将波形沿波的传播方向平移Δx 0即可得Δt 时间后的波形图，这就是所谓的“去整留零平移法”.当然也可以采用“特殊点法”. 三、波的图像与振动图像的比较1.波的图像描述的是介质中的“各质点”在“某一时刻”离开平衡位置的位移；而振动图像描述的是“一个质点”在“各个时刻”离开平衡位置的位移.2.横、纵坐标所表示的物理量：波的图像中的横坐标x 表示介质中各个振动质点的平衡位置，纵坐标y 表示各个振动质点在某时刻的位移；振动图像的横坐标t 表示一个振动质点振动的时间，纵坐标y 表示这个质点振动时各个不同时刻的位移.例3 (多选)根据图7甲、乙两图判断下列说法正确的是( )图7A.甲是振动图像，乙是波的图像B.甲是波的图像，乙是振动图像C.甲中A 质点向下振动，乙中B 时刻质点向下振动D.甲中A 质点向上振动，乙中B 时刻质点向下振动 答案 BD解析 波的图像的横坐标为波的传播方向上各质点的平衡位置，振动图像的横坐标为时间，故A 错，B 对；题图甲中A 质点被其左侧的质点带动向上振动，题图乙中B 时刻后位移由零变为负值，故向下振动，所以C 错，D 对.两种图像的比较1.波的图像与振动图像外形上很相似，辨别它们时要看图像的横坐标是时间t 还是位移x .2.简谐波中的所有质点都做简谐运动，它们的振幅、周期均相同.3.判断波的图像中质点的运动方向可根据带动法、上下坡法、微平移法；判断振动图像中质点的振动方向根据质点下一时刻的位置. 四、波的多解性[导学探究] 一列周期为T 的机械波某时刻的波形图如图8所示.图8(1)a 质点需多长时间第一次运动到波峰？ (2)与a 质点运动速度始终相等的质点有几个？答案 (1)若波沿x 轴正方向传播，该时刻a 质点向y 轴正方向运动，经14T 第一次运动到波峰.若波沿x 轴负方向传播，该时刻a 质点向y 轴负方向运动，经34T 第一次运动到波峰.(2)与a 质点的距离为n λ(n ＝1,2,3，…)的所有质点与a 质点的运动速度始终相等，在该图中只有一个.[知识深化] 波的多解性 (1)波的周期性造成多解①时间的周期性：时间间隔Δt 与周期T 的关系不明确. ②空间的周期性：波的传播距离Δx 与波长λ的关系不明确. (2)传播方向的双向性造成多解 (3)质点振动方向不确定造成多解.例4 (多选)一列横波沿直线传播，在波的传播方向上有A 、B 两点.在t 时刻A 、B 两点间形成如图9甲所示波形，在t ＋3s 时刻A 、B 两点间形成如图乙所示波形，已知A 、B 两点平衡位置间距离a ＝9m ，则以下说法中正确的是( )图9A.若周期为4s ，波一定向右传播B.若周期大于4s ，波可能向右传播C.若波速为8.5m/s ，波一定向左传播D.该波波速可能的最小值为0.5m/s 答案 ACD解析 若波向右传播，3s ＝(n ＋34)T 1(n ＝0,1,2，…)，T 1＝124n ＋3s ≤4s ，B 错误；若波向左传播，3s ＝(n ＋14)T 2(n ＝0,1,2，…)，T 2＝124n ＋1s ，由于n ＝0,1,2，…，当T ＝4s 时，波向右传播，故A 正确；由题图知波长λ＝6m ，若波速为8.5m/s ，波在3s 内传播的距离为x ＝vt ＝8.5×3m ＝25.5m ＝414λ，根据波形的平移，波一定向左传播，故C 正确；波在3s 内传播的最小距离为向左传播1.5m ，波速可能的最小值为v min ＝1.53m/s ＝0.5 m/s ，故D 正确.解决波动问题应注意的问题：(1)质点到达最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能. (2)质点由平衡位置开始振动，则有起振方向相反的两种可能. (3)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. (4)只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能.1.(波的图像)如图10所示为一列简谐横波在某时刻的波形图.已知图中质点b 的起振时刻比质点a 超前了0.4s ，则以下说法正确的是( )图10A.波的波速为10m/sB.波的频率为1.25HzC.波沿x 轴正方向传播D.该时刻质点P 正沿y 轴正方向运动 答案 B解析 由于b 比a 先振动，所以波沿x 轴负方向传播，选项C 错误；由题图可知a 、b 的平衡位置之间的距离为2m ，则波速v ＝x t ＝20.4m/s ＝5 m/s ，选项A 错误；由题图可知，波长λ＝4m ，由v ＝λf 得频率f ＝v λ＝54Hz ＝1.25Hz ，选项B 正确；根据“上下坡法”可知此时质点P 正沿y 轴负方向运动，选项D 错误.2.(波的图像的画法)一列沿x 轴正方向传播的横波在某一时刻的波形图如图11所示，已知波的传播速率是16m/s.图11(1)指出这列波中质点振动的振幅是多少；(2)画出再经过0.125s时的波的图像.答案(1)10cm (2)见解析图解析(1)由图像可以看出，质点振动的最大位移大小是10cm，因此振幅是10cm.(2)再经0.125s波形沿x轴正方向移动的距离为Δx＝vΔt＝16×0.125m＝2m，所以再经过0.125s后的波的图像如图中的虚线所示.3.(振动图像与波的图像的比较)(多选)一列简横谐横波在t＝0时刻的波形图如图12(a)所示，图(b)表示该波传播的介质中某质点此后一段时间内的振动图像，则( )图12A.若波沿x轴正方向传播，(b)图应为a点的振动图像B.若波沿x轴正方向传播，(b)图应为b点的振动图像C.若波沿x轴负方向传播，(b)图应为c点的振动图像D.若波沿x轴负方向传播，(b)图应为d点的振动图像答案BD解析在题图(b)的振动图像中，t＝0时刻质点在平衡位置且向y轴正方向运动，由题图(a)可知若波沿x轴正方向传播，b点的速度方向沿y轴正方向，d点的速度方向沿y轴负方向；若波沿x轴负方向传播，b点的速度方向沿y轴负方向，d点的速度方向沿y轴正方向，B、D正确.4.(波的多解性)(多选)一列简谐横波沿x轴传播，a、b为x轴上的两质点，平衡位置分别为x＝0，x＝x b(x b>0).a 点的振动规律如图13所示.已知波速为v＝10m/s，在t＝0.1s时b的位移为0.05m，则下列判断可能正确的是( )图13A.波沿x 轴正向传播，x b ＝0.5mB.波沿x 轴正向传播，x b ＝1.5mC.波沿x 轴负向传播，x b ＝2.5mD.波沿x 轴负向传播，x b ＝3.5m 答案 BC解析 由a 点振动图像可知，振动周期T ＝0.2 s ，所以λ＝vT ＝10×0.2 m ＝2 m ；由题意可知在t ＝0.1 s 时，a 在平衡位置且向上振动，b 在正向最大位移处，这时如果波沿x 轴正向传播，根据“上下坡法”，a 、b 之间的距离为(n ＋34)λ(n ＝0,1,2,3，…)，所以x b ＝(n ＋34)λ＝(2n ＋1.5) m (n ＝0,1,2,3，…)，A 错，B 对；这时如果波沿x 轴负向传播，根据“上下坡法”，a 、b 之间的距离为(n ＋14)λ (n ＝0,1,2,3，…)，所以x b ＝(n ＋14)λ＝(2n ＋0.5) m (n ＝0,1,2,3，…)，C 对，D 错.一、选择题考点一 波的图像的理解1.关于波的图像的物理意义，下列说法正确的是( ) A.表示某一时刻某一质点的位移 B.表示各个时刻某一质点的位移 C.表示某一时刻各个质点的位移 D.表示各个时刻各个质点的位移 答案 C解析 波的图像表示的是介质中的各个质点在某一时刻离开各自的平衡位置的位移. 2.(多选)关于如图1所示的波形图，下列说法中正确的是( )图1A.此列波的振幅是0.1mB.x ＝15cm 处质点的位移是0.1mC.若质点A 此刻的速度沿y 轴正方向，则质点B 此刻的速度也沿y 轴正方向D.质点A 此刻的加速度沿y 轴负方向，而质点B 、C 此刻的加速度沿y 轴正方向 答案 ACD解析 由题图可以直接读出振幅、各质点离开平衡位置的位移，A 正确，B 错误；各质点加速度的方向总是指向平衡位置，D 正确；由于A 、B 两质点此刻处在同一“坡”上，根据“上下坡法”可以判断C 正确.3.(多选)周期为2.0s 的简谐横波沿x 轴传播，该波在某时刻的图像如图2所示，此时质点P 沿y 轴负方向运动，则该波( )图2A.波长为40mB.频率为0.5HzC.沿x 轴负方向传播，波速v ＝20m/sD.沿x 轴正方向传播，波速v ＝10m/s 答案 BD解析 已知质点P 的运动方向为沿y 轴负方向，可知波沿x 轴正方向传播；由波的图像可知λ＝20m ，又T ＝2.0s ，频率f ＝1T ＝0.5Hz ，B 正确；波速v ＝λT＝10m/s ，D 正确.4.(多选)一列简谐横波在t ＝0时的波形图如图3所示.介质中x ＝2m 处的质点P 沿y 轴方向做简谐运动的表达式为y ＝10sin (5πt ) cm.关于这列简谐波，下列说法正确的是( )图3A.周期为4sB.振幅为20cmC.传播方向沿x 轴正向D.传播速度为10m/s答案 CD解析 由简谐运动的表达式可知ω＝5π rad/s ，则周期为T ＝2πω＝0.4 s.由波的图像得，振幅A ＝10 cm ，波长λ＝4 m ，故波速为v ＝λT＝10 m/s.P 点在t ＝0时振动方向沿y 轴正方向，故波沿x 轴正方向传播，故选C 、D.考点二 振动图像与波的图像的比较5.(多选)关于振动图像和波的图像，下列说法正确的是( ) A.波的图像反映的是很多质点在同一时刻的位移 B.通过波的图像可以找出任一质点在任一时刻的位移 C.它们的横坐标都表示时间 D.它们的纵坐标都表示质点的位移 答案 AD解析 波的图像反映的是沿波的传播方向上各个质点在某一时刻的位移，A 项对，B 项错；波的图像的横坐标表示的是在波的传播方向上各振动质点的平衡位置，C 项错；波的图像和振动图像的纵坐标都表示质点的位移，D 项对.6.一列简谐横波沿x 轴负方向传播，图4甲是t ＝1s 时的波形图，图乙是波中某振动质点位移随时间变化的振动图像(两图用同一时间起点)，则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图像( )图4A.x ＝0处的质点B.x ＝1m 处的质点C.x ＝2m 处的质点D.x ＝3m 处的质点答案 A7.(多选)图5(a)为一列简谐横波在t ＝2s 时的波形图，图(b)为介质中平衡位置在x ＝1.5m 处的质点的振动图像，P 是平衡位置为x ＝2m 处的质点.下列说法正确的是( )图5A.波速为0.5m/sB.波的传播方向向右C.0～2s 时间内，P 运动的路程为8cmD.0～2s 时间内，P 向y 轴正方向运动E.当t ＝7s 时，P 恰好回到平衡位置 答案 ACE解析 v ＝λT ＝24 m/s ＝0.5 m/s ，A 正确；x ＝1.5 m 处的质点在t ＝2 s 时正在向下振动，根据“上坡下”可判断波向左传播，B 错误；0～2 s 是半个周期，P 质点运动的路程为2×4 cm ＝8 cm ，C 正确；0～2 s 时间内，P 质点由正向最大位移处运动至负向最大位移处，D 错误；7 s 是此时刻再经过5 s ，即114T ，这时P 质点刚好回到平衡位置，E 正确.8.(多选)图6甲为一列简谐横波在t ＝0.10s 时刻的波形图，P 是平衡位置在x ＝1.0m 处的质点，Q 是平衡位置在x ＝4.0m 处的质点；图乙为质点Q 的振动图像.下列说法正确的是( )图6A.在t ＝0.10s 时，质点Q 向y 轴正方向运动B.在t ＝0.25s 时，质点P 的加速度方向与y 轴正方向相同C.从t ＝0.10s 到t ＝0.25s ，该波沿x 轴负方向传播了6mD.从t ＝0.10s 到t ＝0.25s ，质点P 通过的路程为30cmE.质点Q 简谐运动的表达式为y ＝0.10sin10πt m 答案 BCE解析 由题图甲得λ＝8m ，由题图乙得T ＝0.2s ，所以v ＝λT＝40m/s.由题图乙知，在t ＝0.10s 时，质点Q 通过平衡位置向y 轴负方向运动，A 错误；由“上下坡法”判得波沿x 轴负方向传播，根据特殊点法，画出t ＝0.25s 时的波形图，标出P 、Q 点，如图所示，此时P 点在x 轴下方，其加速度沿y 轴正方向，B 正确；Δt ＝0.25s －0.10s ＝0.15s ，Δx ＝v ·Δt ＝6m ，C 正确；P 点起始位置不在平衡位置或最大位移处，故D 错误；由题图乙知A ＝0.1m ，ω＝2πT＝10πrad/s ，所以Q 点简谐振动的表达式为：y ＝0.10sin10πt (m)，E 正确.考点三 波的多解性9.(多选)一列简谐横波在t ＝0时刻的波形如图7中的实线所示，t ＝0.02s 时刻的波形如图中虚线所示.若该波的周期T 大于0.02s ，则该波的传播速度可能是( )图7A.7m/sB.3 m/sC.1m/sD.5 m/s 答案 BC解析 由于T >0.02s ，若波向右传播，则波传播的距离x 1＝0.02m ，则波速v 1＝x 1t ＝0.020.02m/s ＝1 m/s ；若波向左传播，则波传播的距离x 2＝0.06m ，则波速v 2＝x 2t ＝0.060.02m/s ＝3 m/s ，故正确的选项为B 、C.10.(多选)一列简谐横波沿直线由A 向B 传播，A 、B 相距0.45m ，如图8所示是A 处质点的振动图像.当A 处质点运动到波峰位置时，B 处质点刚好到达平衡位置且向y 轴正方向运动，这列波的波速可能是( )图8A.4.5m/sB.3.0 m/sC.1.5 m/sD.0.5 m/s 答案 AD解析 由题图可知周期为0.4s.由题意可知质点A 、B 间最简单波形如图所示，A 、B 间距和波长的关系为x ＝(n ＋14)λ，再由公式v ＝λT 得v ＝4.54n ＋1m/s(n ＝0,1,2，…)，当n ＝0时，v ＝ 4.5 m/s ，当n ＝2时，v ＝0.5m/s ，选项A 、D 正确.二、非选择题11.(波的图像的理解)如图9所示为一列沿－x 方向传播的简谐横波在t ＝0时刻的波形图.M 、N 两点的坐标分别为(－2,0)和(－7,0)，已知t ＝0.5s 时，M 点第二次出现波峰.图9(1)这列波的传播速度多大？(2)从t ＝0时刻起，经过多长时间N 点第一次出现波峰？ (3)当N 点第一次出现波峰时，M 点通过的路程为多少？ 答案 (1)20m/s (2)0.55s (3)0.4m解析 (1)根据图像可知，该波波长λ＝4m ，M 点与最近波峰的水平距离为6m ，距离下一个波峰的水平距离为10m ，所以波速为v ＝s t ＝100.5m/s ＝20 m/s.(2)N 点与最近波峰的水平距离为s ′＝11m ，当最近的波峰传到N 点时N 点第一次出现波峰，历时为t 1＝s ′v ＝1120s ＝0.55s.(3)该波中各质点振动的周期为T ＝λv ＝0.2s ，波传到M 点用时t ′＝320s ＝0.15s ，则N 点第一次出现波峰时质点M 振动了t 2＝t 1－t ′＝0.4s ＝2T ，则当N 点第一次出现波峰时，M 点通过的路程为s ″＝40cm ＝0.4m.12.(振动图像与波的图像的比较)如图10所示，甲为某一列波在t ＝1.0s 时的图像，乙为参与该波动的P 质点的振动图像.图10(1)求该波波速v ；(2)画出再经过3.5s 时的波形图；(3)求再经过3.5s 时P 质点的路程s 和位移. 答案 见解析解析 (1)由题图甲得波长λ＝4 m ，由题图乙得周期T ＝1.0 s ，波速v ＝λT＝4 m/s.(2)由P 质点的振动图像知波沿x 轴向左传播，经过3.5 s 传播的距离：Δx ＝v Δt ＝4×3.5 m ＝14 m ＝(3＋12)λ，只需将波形向x 轴负向平移12λ＝2 m 即可，如图所示.(3)因为n ＝ΔtT＝3.5，所以路程s ＝4An ＝4×0.2×3.5 m ＝2.8 m.由波的重复性可知，经历时间为周期的整数倍时，位移不变，所以只需考虑从题图所示时刻到P 质点经T2时的位移即可，所以再经过3.5 s 时质点P 的位移仍为零.。
2019版高中物理 第二章 机械波章末总结学案 教科版选修3-4
第二章 机械波章末总结一、对波的图像的理解 从波的图像中可以看出：(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，可判断各质点在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.例1 (多选)一列向右传播的简谐横波，当波传到x ＝2.0m 处的P 点时开始计时，该时刻波形如图1所示，t ＝0.9s 时，观测到质点P 第三次到达波峰位置，下列说法正确的是( )图1A.波速为0.5m/sB.经过1.4s 质点P 运动的路程为70cmC.t ＝1.6s 时，x ＝4.5m 处的质点Q 第三次到达波谷D.与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为2.5Hz 答案 BCD解析 简谐横波向右传播，由波形平移法知，各点的起振方向为竖直向上.t ＝0.9s 时，P 点第三次到达波峰，即为(2＋14)T ＝0.9s ，T ＝0.4s ，波长为λ＝2m ，所以波速v ＝λT ＝20.4m/s＝5 m/s ，故A 错误；t ＝1.4s 相当于3.5个周期，每个周期路程为4A ＝20cm ，所以经过1.4s 质点P 运动的路程为s ＝3.5×4A ＝70cm ，故B 正确；经过4.5－25s ＝0.5s 波传到Q ，再经过2.75T 即1.1s 后Q 第三次到达波谷，所以t ＝1.6s 时，x ＝4.5m 处的质点Q 第三次到达波谷，故C 正确；要发生干涉现象，另外一列波的频率与该波频率一定相同，即f ＝1T＝2.5Hz ，故D 正确.针对训练1 一列简谐横波沿x 轴传播，t ＝0时的波形如图2所示，质点a 与质点b 相距1m ，a 质点正沿y 轴正方向运动；t ＝0.02s 时，质点a 第一次到达正向最大位移处，由此可知( )图2A.此波的传播速度为25m/sB.此波沿x 轴正方向传播C.从t ＝0时起，经过0.04s ，质点a 沿波传播方向迁移了1mD.t ＝0.04s 时，质点b 处在平衡位置，速度沿y 轴负方向 答案 A解析 由题意可知波长λ＝2 m ，周期T ＝0.08 s ，则v ＝λT＝25 m/s ，A 对；由a 点向上运动知此波沿x 轴负方向传播，B 错；质点不随波迁移，C 错；t ＝0时质点b 向下运动，从t ＝0到t ＝0.04 s 经过了半个周期，质点b 回到平衡位置沿y 轴正方向运动，D 错. 二、波的图像与振动图像的区别和联系波的图像与振动图像相结合是机械振动与机械波相结合的最重要的一类题型.解题时要明确两个对应关系：一是波的图像所对应的时刻是振动图像横轴上的哪个时刻，二是振动图像所对应的质点是波的图像上的哪个质点.例2 (多选)一列简谐横波，在t ＝0.6s 时刻的图像如图3甲所示，波上A 质点的振动图像如图乙所示，则以下说法正确的是( )图3A.这列波沿x 轴正方向传播B.这列波的波速是503m/sC.从t ＝0.6s 开始，质点P 比质点Q 晚0.4s 回到平衡位置D.从t ＝0.6s 开始，紧接着Δt ＝0.6s 时间内，A 质点通过的路程是4mE.若该波在传播过程中遇到一个尺寸为10m 的障碍物，不能发生明显的衍射现象 答案 ABD解析 由题图乙可知，t ＝0.6s 时A 点的振动是向下的，因此可判断这列波是向x 轴正方向传播的，选项A 正确；由题图甲可知，该波的波长为20m ，由题图乙可知，该波的周期为1.2s ，可得该波的波速为503m/s ，选项B 正确；由波的传播方向确定波上各质点振动情况可知，P点向上振动，Q 点向下振动，P 应该先回到平衡位置，选项C 错误；0.6s 的时间为半个周期，因此质点A 的振动路程为4m ，选项D 正确；该波的波长为20m ，大于10m ，因此该波遇到一个尺寸为10m 的障碍物时，会发生明显的衍射现象，选项E 错误.针对训练2 (多选)如图4甲所示是一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在t ＝0时刻的波形图，P 是参与波动的、位置坐标为x 1＝2m 处的质点，Q 是参与波动的、位置坐标为x 2＝4m 处的质点，图乙是在波的传播方向上某质点的振动图像(波的传播方向上所有质点的计时起点相同).由图可知( )图4A.从t ＝0到t ＝6s ，质点Q 通过的路程为12mB.从t ＝0到t ＝6s ，质点P 通过的路程为0.6mC.这列波的传播速度为2m/sD.从t ＝0时刻起，P 质点比Q 质点晚1s 到达波峰E.乙图一定是甲图中质点P 的振动图像 答案 BCD解析 由题图乙知该波的周期T ＝2s ，振幅为A ＝5cm ，因为6s ＝3T ，所以从t ＝0到t ＝6s ，质点P 、Q 通过的路程都是3×4A ＝12×5cm ＝60cm ＝0.6m ，故B 正确，A 错误；由题图甲知波长λ＝4m ，波速v ＝λT ＝42m/s ＝2 m/s ，故C 正确；简谐波沿x 轴正方向传播，t ＝0时刻质点P 向下运动，经过t P ＝34T 达到波峰，质点Q 向上运动，经过t Q ＝14T 达到波峰，所以P质点比Q 质点晚Δt ＝34T －14T ＝12T ＝1s 达到波峰，故D 正确；由题图乙看出，t ＝0时刻，质点经过平衡位置向上运动，而题图甲中，P 点经过平衡位置向下运动，故题图乙不可能是题图甲中质点P 的振动图像，故E 错误. 三、波动问题的多解性波在传播过程中，由于空间周期性、时间周期性和传播方向的双向性而引起多解，解决这类问题要注意下列情况：(1)波的空间周期性：在波的传播方向上，相距为波长整数倍的质点的振动情况相同. (2)波的时间周期性：由波的传播特性可知，经过整数倍个周期，波的图像相同.(3)波的传播方向的双向性：若根据题中条件无法确定波的传播方向，在解题时要注意考虑波的传播方向可以有两个.例3 已知在t 1时刻简谐横波的波形如图5中实线所示；在t 2时刻该波的波形如图中虚线所示.t 2－t 1＝0.02s ，求：图5(1)该波可能的传播速度大小.(2)若已知T <t 2－t 1<2T ，且图中P 质点在t 1时刻的瞬时速度方向向上，求波速大小. (3)若0.01s<T <0.02s ，且从t 1时刻起，图中Q 质点比R 质点先回到平衡位置，求波速大小. 答案 (1)向右传播时，v ＝100(3n ＋1) m/s(n ＝0,1，2，…) 向左传播时，v ＝100(3n ＋2) m/s(n ＝0,1,2，…) (2)500m/s (3)400 m/s解析 (1)由题图知λ＝6 m ，如果这列简谐横波是向右传播的，在t 2－t 1＝0.02 s 内波形向右匀速传播了(n ＋13)λ，所以波速v ＝(n ＋13)λt 2－t 1＝100(3n ＋1) m/s(n ＝0,1,2，…)；同理可得若该波是向左传播的，可能的波速v ＝100(3n ＋2) m/s(n ＝0,1,2，…)(2)P 质点在t 1时刻瞬时速度方向向上，说明波向左传播，T <t 2－t 1<2T ，说明这段时间内波向左传播了53个波长，v ＝53λt 2－t 1＝500 m/s(3)“Q 质点比R 质点先回到平衡位置”，说明波是向右传播的，而0.01 s<T <0.02 s ，也就是T <0.02 s<2T ，所以这段时间内波向右传播了43个波长，v ＝43λt 2－t 1＝400 m/s.针对训练3 如图6所示，实线是某时刻的波形图，虚线是0.2s 后的波形图.图6(1)若波向左传播，求它可能的周期和最大周期；(2)若波向右传播，求它可能的传播速度大小. 答案 (1)0.84n ＋3s(n ＝0,1,2，…) 0.27s(2)5(4n ＋1) m/s(n ＝0,1,2，…) 解析 (1)波向左传播，传播的时间为 Δt ＝34T ＋nT (n ＝0,1,2，…)所以T ＝0.84n ＋3s(n ＝0,1,2，…)最大周期为T m ＝0.83s ≈0.27s.(2)波向右传播，Δt ＝T4＋nT (n ＝0,1,2，…)T ＝0.84n ＋1s(n ＝0,1,2，…)，而λ＝4m ， 所以v ＝λT ＝5(4n ＋1) m/s(n ＝0,1,2，…).。
学年高中物理第二章机械波第6节多普勒效应教案教科版选修3_4
六、多普勒效应教学目标1．明白波源的频率与观看者接收到的频率的区别；2．明白什么是多普勒效应；3．能运用多普勒效应说明一些物理现象；重点难点重点：明白波源的频率与观看者接收到的频率的区别；明白多普勒效应是在波源和观看者之间有相对运动时产生的。
难点：波源的频率与观看者接收到的频率的区别。
设计思想多普勒效应概念比较抽象，备课时需要从学生实际动身，结合通俗易懂的事例让学生明白得，并借助与实际生活相关的应用加以讲解。
教学设计【课堂引入】问题：火车向你驶来时，汽笛本身的音调如何变？人听到的汽笛音调如何变？火车离你而去时，汽笛本身的音调如何变？人听到的汽笛音调如何变？同是汽笛发声什么缘故会产生两种不同的现象呢？多普勒效应。
【课堂学习】学习活动一：多普勒效应问题1：什么叫波源的频率与观看者接收到的频率？波源的频率：单位时刻内波源发出的完全波的个数。
观看者接收到的频率：单位时刻内观看者接收到的完全波的个数。
问题2：什么是多普勒效应？例：波速为V＝100m/s，波源的频率f＝100Hz.可算得：波的周期T＝，波长λ＝1m。
（1）波源相关于介质静止，观看者相关于介质静止，在时刻t＝1s里有100个波传到观看者所在的A处，观看者接收到的频率与波源的频率相等，音调不变。
（2）观看者相关于介质静止，波源以速度V源＝10m/s相关于介质运动，第一、波源向观看者运动那么对观看者来讲感觉到的波速为110m，他在1秒钟内接收到的完全波数为110个，因此观看者感受到的频率f'＝110Hz比波源的频率f＝100Hz要高，因此音调变高。
注意：波速实际并无改变，但在相同的距离中却多了10个完整波，是由于波在介质中被均匀挤压，使之波长变短的缘故。
第二、波源远离观看者，由同窗自行分析。
（3）波源相对于介质静止，观看者以速度v人＝10m/s相关于介质运动。
第一、观看者向波源运动；第二、观看者远离波源，由同窗自行分析。
（4）波源与观看者同时相关于介质运动又如何呢？多普勒效应加倍明显.多普勒效应：若是波源和观看者相关于介质静止，那么观看者接收到的频率与波源的频率相等，若是波源或观看者相关于介质运动时，那么观看者接收到的频率与波源的频率不相等。
2019-2020版高中物理 第二章 机械波 1 机械波的形成和传播学案 教科版选修3-4【优品】
1 机械波的形成和传播[学习目标] 1.知道机械波的产生条件，理解机械波的形成过程.2.知道横波和纵波的概念.3.知道机械波传播的特点.4.掌握波的传播方向与质点振动方向的关系.一、机械波的形成和传播1.机械波的形成和传播(以绳波为例)(1)绳上的各小段可以看做质点.(2)由于绳中各部分之间都有相互作用的弹力联系着，先运动的质点带动后一个质点的运动，依次传递，使振动状态在绳上传播.2.介质能够传播振动的物质.3.机械波(1)定义机械振动在介质中的传播.(2)传播的特点①波传播的是振动这种形式，而介质的每个质点只在自己的平衡位置附近振动，并不随波迁移.②波在传播“振动”这种运动形式的同时，也在传递能量，而且可以传递信息.4.波源：引起初始振动的装置.二、横波与纵波1.波的分类按介质中质点的振动方向和波的传播方向的关系不同，常将波分为横波和纵波.2.横波(1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向垂直的波.(2)标识性物理量①波峰：凸起来的最高处.②波谷：凹下去的最低处.3.纵波(1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向平行的波.(2)标识性物理量①密部：介质中质点分布密集的部分.②疏部：介质中质点分布稀疏的部分.4.简谐波不管横波还是纵波，如果传播的振动是简谐运动，这种波叫做简谐波.[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)质点的振动位置不断转换即形成波.( ×)(2)在绳波的形成和传播中，所有质点同时开始运动，同时停止运动.( ×)(3)物体做机械振动，一定产生机械波.( ×)(4)质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这样的波一定是横波.( ×)2.绳波在某时刻的形状如图1所示，若O是波源，则此刻A点受到方向________的作用力；若O′是波源，则此刻A点受到方向________的作用力(均填“向上”或“向下”).图1答案向上向下一、机械波的形成、传播及特点[导学探究] 如图2所示，手拿绳的一端，上下振动一次，使绳上形成一个凸起状态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动.如果在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记的运动.图2(1)红色标记有没有随波迁移？(2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？答案(1)没有.红色标记只在竖直方向上下振动.(2)不会.[知识深化] 波的形成、传播及特点(1)机械波的形成与传播(2)波的特点①振幅：像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同. ②周期(频率)：各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同.③步调：离波源越远，质点振动越滞后.④运动：各质点只在各自的平衡位置附近做往复振动，并不随波迁移.各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同.⑤实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也可以传递能量和信息.例1 如图3所示，是某绳波形成过程的示意图.质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4、…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端.已知t ＝0时，质点1开始向上运动，t ＝T4时，1到达最上方，5开始向上运动.问：图3(1)t ＝T2时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？(2)t ＝3T4时，质点8、12、16的运动状态如何？答案 见解析解析 各质点在各时刻的情况，如图所示：(1)由甲图可知，t ＝T2时，质点8未达到波峰，正在向上振动，质点12、16未振动.(2)由乙图可知，t ＝3T4时，质点8正在向下振动，质点12向上振动，质点16未振动.波动过程中各质点的运动规律可用三句话来描述： (1)先振动的质点带动后振动的质点. (2)后振动的质点重复前面质点的振动.(3)后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点. 概括起来就是“带动、重复、落后”.针对训练 (多选)下列关于机械波的说法中，正确的是( ) A.波传播过程中，质点也随着波移动 B.相邻质点间必有相互作用力C.前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必定落后于前一质点的振动D.离波源越远，质点的振动频率越小 答案 BC 二、横波和纵波[导学探究] 如图4所示，图4(1)图甲是绳波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？ (2)图乙是声波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？ 答案 (1)相互垂直. (2)相互平行. [知识深化] 横波与纵波的区别(1)质点的振动方向与波的传播方向的关系不同：横波中，质点的振动方向与波的传播方向垂直；纵波中，质点的振动方向与波的传播方向平行.(2)传播介质不同：横波只能在固体介质中传播；纵波在固体、液体和气体中均能传播. (3)特征不同：横波中交替、间隔出现波峰和波谷；纵波中交替、间隔出现密部和疏部. 例2 关于横波和纵波，下列说法正确的是( ) A.振源上下振动形成的波是横波 B.振源水平振动形成的波是纵波C.波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波是横波D.质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波答案 C解析根据横波和纵波的概念，质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫做横波，质点的振动方向与波的传播方向平行的波叫做纵波，并不是上下振动与水平振动的问题，所以A、B 选项错误，C选项正确；质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，并不能说明二者方向平行，故D选项错误.三、振动与波的关系1.区别(1)研究对象不同——振动是单个质点在平衡位置附近的往复运动，是单个质点的“个体行为”；波动是振动在介质中的传播，是介质中彼此相连的大量质点将波源的振动传播的“群体行为”.(2)力的来源不同——产生振动的回复力，可以由作用在物体上的各种性质的力提供；而引起波动的力，则总是联系介质中各质点的弹力.2.联系(1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动.(2)波动的性质、频率和振幅与振源相同.例3(多选)关于振动和波的关系，下列说法中正确的是( )A.振动是波的成因，波是振动的传播B.振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象C.波的传播速度就是质点振动的速度D.波源停止振动时，波立即停止传播答案AB解析机械波的产生条件是有波源和介质.由于介质中的质点之间存在相互作用，一个质点的振动带动相邻质点的振动由近及远传播而形成波，所以选项A、B正确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化，选项C错误；波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播，当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而立即停止传播，选项D错误.四、由“带动法”确定质点的振动方向带动法原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点.方法：在质点P靠近波源一方附近的波形图上另找一点P′，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动.如图5所示.图5例4 一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图6所示的形状，对此时绳上A 、B 、C 、D 、E 、F 六个质点的说法正确的是( )图6A.质点B 向右运动B.质点D 和质点F 的速度方向相同C.质点A 和质点C 的速度方向相同D.从此时算起，质点B 比质点C 先回到平衡位置 答案 D解析 波传播时，离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动，并跟随着离波源近的质点振动，D 跟随C 向上运动，F 跟随E 向下运动，同理，A 向下运动，C 向上运动，由此可知选项B 、C 错误；由于此时B 和C 都向上运动，所以B 比C 先到达最大位移处，并先回到平衡位置，选项A 错误，D 正确.1.(机械波的形成和传播)(多选)如图7所示为沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点的距离相等，其中O 为波源，设波源的振动周期为T ，从波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时，经T4质点1开始振动，则下列说法中正确的是( )图7A.介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，但图中质点9起振最晚B.图中所画出的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的C.图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点7通过相同的位置时落后T4D.只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动 答案 ACD解析 从题图可知，质点9是图中距波源最远的点，尽管与波源起振方向相同，但起振时刻最晚，故A 正确，B 错误；质点7与质点8相比，质点7在质点8的前面，两质点的振动步调相差T4，故C正确；质点9比质点1晚2T开始起振，一旦质点9起振后，质点1、9的振动步调就完全一致，故D正确.2.(横波和纵波)有关横波与纵波，下列说法中正确的是( )A.对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同B.对于横波，质点的振动方向与波的传播方向垂直C.纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能D.横波只能在固体中传播，纵波只能在液体、气体中传播答案 B解析纵波质点的振动方向与波的传播方向平行，方向并不一定相同，故A选项错误；机械波的质点只是在其平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移，无论横波和纵波都是这样，故C选项错误；横波只能在固体中传播，纵波可在固体、液体和气体中传播，故D选项错误.3.(振动与波的关系)(多选)关于机械波和机械振动，下列说法中正确的是( )A.机械振动就是机械波，机械波就是机械振动B.有机械波，则一定有机械振动C.机械波就是质点在介质中的运动路径D.在波传播方向上各个质点都有相同的振动频率和振幅答案BD解析机械振动在介质中传播，形成了机械波，A错；波的形成有两个条件，一是要有波源，二是要有介质，所以，有机械波一定有机械振动，B对；在波的形成和传播过程中，各质点不随波迁移，C错；离波源较远的质点依靠前面质点的带动，所以频率、振幅相同，D对.4.(由“带动法”确定质点的振动方向)振源A带动细绳上各点上下做简谐运动，t＝0时刻绳上形成的波形如图8所示.规定绳上质点向上运动的方向为x轴的正方向，则P点的振动图像是( )图8答案 B解析由“带动法”可知此时P点从平衡位置开始向下振动，B正确.一、选择题考点一机械波的形成、传播和特点1.在敲响古刹里的大钟时，有的同学发现，停止对大钟的撞击后，大钟仍“余音未绝”，分析其原因是( )A.大钟的回声B.大钟在继续振动，空气中继续形成声波C.人的听觉发生“暂留”D.大钟虽停止振动，但空气仍在振动答案 B解析停止对大钟的撞击后，大钟的振动不会立即停止，振动的能量不会立即消失，因此还会在空气中形成声波，这就是余音未绝的原因，所以选项B正确.2.在一平静的湖面上漂浮着一轻木块，向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于木块的运动情况.以下说法正确的是( )A.因为“随波逐流”，木块将被推至远处B.因不知道木块离波源的远近如何，所以无法确定木块的运动情况C.无论木块离波源的远近如何，它都不能被波推动，最多只能在湖面上做上下振动D.木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力的大小等情况有关答案 C解析波传播的是振动这种形式，各质点在各自平衡位置附近运动，并不随波迁移，故A、B、D错误，C正确.3.(多选)关于机械波的说法正确的是( )A.相邻的质点要相互做功B.机械波在真空中也能传播C.波源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动D.除波源外，波中各质点都做受迫振动答案ACD解析机械波是由于介质中前面的质点带动后面的质点，使波源的振动形式与波源的能量向远处传播而形成的，前、后质点间存在相互作用力，因而相互做功，故A正确；机械波的传播必须有介质，在真空中不能传播，故B错误；波源依次带动后面的质点，每个质点都做受迫振动，每个质点的频率都与波源频率相同，并且都“仿照”波源振动，故C、D正确.4.(多选)关于机械波的形成，下列说法中正确的是( )A.物体做机械振动，一定产生机械波B.后振动的质点总是跟着先振动的质点振动，只是时间上落后一步C.参与振动的质点都有相同的频率D.机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递答案BC解析机械波的形成必须具备的两个条件：波源和介质，物体做机械振动，若其周围没有传播这种振动的介质，远处的质点不可能振动起来形成机械波，故A选项错误；形成机械波的各振动质点只在各自的平衡位置附近做简谐振动，并不随波迁移，故D选项错误.5.一列简谐横波在介质中传播，当波源质点突然停止振动时，介质中其他质点的振动及能量传递的情况是( )A.所有质点都立即停止振动B.已经振动的质点将继续振动，未振动的质点则不会振动C.能量将会继续向远处传递D.能量传递立即停止答案 C6.关于机械波，下列说法中正确的是( )A.自然界所刮的风就是一种机械波B.波不仅能传递能量，而且参与振动的质点也在随波迁移C.波将波源的振动形式传播出去的同时，也可以传递信息D.传播机械波的介质一定是可以自由流动的答案 C考点二横波和纵波7.区分横波和纵波的依据是( )A.是否沿水平方向传播B.质点振动的方向和波传播的远近C.质点振动的方向和波传播的方向是相互垂直还是相互平行D.质点振动的快慢答案 C8.关于横波和纵波，下列说法正确的是( )A.对于横波和纵波，质点的振动方向和波的传播方向都是有时相同，有时相反B.对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同C.形成纵波的质点，随波一起迁移D.空气介质只能传播纵波答案 D9.某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s和9 km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成(如图1所示).在一次地震中，震源在地震仪下方，观察到两振子相差5s开始振动，则( )图1A.P先开始振动，震源距地震仪约36kmB.P先开始振动，震源距地震仪约25kmC.H先开始振动，震源距地震仪约36kmD.H先开始振动，震源距地震仪约25km答案 A解析横波速度小于纵波速度，所以P先开始振动.由x9km/s＋5s＝x4km/s，可得x＝36km，则A正确，B、C、D错误.考点三由“带动法”确定质点的振动方向10.如图2所示为波沿一条固定的绳子向右刚传播到B点时的波形，由图可判断A点刚开始的振动方向是( )图2A.向左B.向右C.向下D.向上答案 D解析根据“带动法”可知B点要向上振动，且所有点的起振方向都相同，所以D正确.11.一列简谐横波沿左右方向传播，某时刻的波形如图3所示，已知此时质点F的运动方向向下，则( )图3A.此波向右传播B.此时质点C 向上运动C.质点C 将比质点B 先回到平衡位置D.质点E 的振幅为零答案 C解析 已知质点F 的运动方向向下，即F 质点正在“模仿”右边质点的振动，这说明波源在右边，波从右向左传播，选项A 错误；此时质点C 刚到达最大位移处，速度为0，此后向下运动，选项B 错误；质点B 要先向上运动到达波峰位置再回到平衡位置，而质点C 直接从波峰位置回到平衡位置，所以选项C 正确；振幅指的是质点离开平衡位置的最大距离，虽然此时质点E 的位移为零，但其振幅不为零，选项D 错误.12.一列波在介质中向某一方向传播，图4为此波在某一时刻的波形图，并且此时振动还只发生在M 、N 之间，已知此波的周期为T ，Q 质点速度方向在波形图中是向下的，下面说法中正确的是( )图4A.波源是M ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动的时间为TB.波源是N ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动的时间为3T 4C.波源是N ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动的时间为T 4D.波源是M ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动的时间为T 4答案 C解析 由于此时Q 质点向下振动，且Q 质点右边邻近质点在Q 质点下方，则波向左传播，N 是波源.经过一个周期，振动从N 点传播到M 点，又因从波源N 起振开始计时，需经34T ，P 质点才开始振动，故P 质点已振动了T 4，选项C 正确. 二、非选择题13.(机械波的形成和传播)如图5甲所示为波源的振动图像，图乙为均匀介质中同一条直线上等间距的质点在t＝1s时的振动状态，其中质点4刚开始振动.请在图丙中画出t＝5s时质点的振动状态.图5答案见解析图解析由题图甲知波源振动周期T＝4s，根据波传播的规律知t＝5s时，波源出现在波峰，质点16刚开始振动.如图所示.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2019-2020学年高中物理第二章机械波单元复习教案教科版选修3-4教学目标1.通过观察，认识波是振动传播的形式和能量传播的形式。
能区别横波和纵波。
能用图像描述横波。
理解波速、波长和频率（周期）的关系。
2.了解惠更斯原理，能用来分析波的反射和折射。
3.通过实验，认识波的干涉现象、衍射现象。
4.通过实验感受多普勒效应。
解释多普勒效应产生的原因。
列举多普勒效应的应用实例。
重点难点重点：理解波速、波长和频率（周期）的关系。
波的图像。
难点：认识波的干涉现象、衍射现象。
设计思想本章是上一章“机械振动”教学内容的延伸和扩展。
机械振动只讨论物体的运动状态随时间的变化，而波动讨论的是振动在空间介质中的传播。
本章着重介绍有关波的共性的知识，如波的形成与传播、波长、频率、波速、波传播的规律、波的图像、波的反射和折射、波的干涉、衍射、多普勒效应等。
教学资源《机械波复习》多媒体课件教学设计【课堂学习】学习活动一：理解基本概念问题1：什么是机械波？机械波产生的条件？机械波的分类？问题2：描述机械波的物理量？问题3：波的图象特点、意义、应用？问题4：波的干涉、衍射现象？问题5：什么是多普勒效应？学习活动二：掌握基本规律问题1：描述机械波的物理量关系？（）问题2：波的传播方向与质点的振动方向关系确定方法？问题3：波的叠加原理？问题4：波的独立传播原理？学习活动三：熟悉基本题型问题1：波动图像的分析【例题】一简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻其波形如图所示。
下列说法正确的是A 由波形图可知该波的波长B 由波形图可知该波的周期C 经1/4周期后质元P运动到Q点D 经1/4周期后质元R的速度变为零解析：由波的图象的物理意义，可直接得出波长为4cm ，A项正确；波传递的是能量和振动形式，并不发生质点的迁移，质点只能在各自的平衡位置振动，C错误，D正确；波长、波速和周期（频率）三个量中要知道两个才能求出第三个，B 项错误。
答案：AD问题2：波长、波速和周期（频率）的关系【例题】一简谐横波在某一时刻的波形图如图所示，图中位于a 、b 两处的质元经过四分之一周期后分别运动到a '、b '处。
某人据此做出如下判断：①可知波的周期，②可知波的传播速度，③可知的波的传播方向，④可知波的波长。
其中正确的是（ ）A ．①和④B ．②和④C ．③和④D ．②和③ 解析：由题意b 质点向下振动，可判断波向右传播，从图象上可得波的波长为4m ，选答案C 。
答案：C【例题】一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，t =0时刻的波形如图中实线所示，t =0.2s 时刻的波形如图中的虚线所示，则Ａ．质点P 的运动方向向右Ｂ．波的周期可能为0.27sＣ．波的频率可能为1.25HzＤ．波的传播速度可能为20m/s解析：如果波向右传播，有（n+1/4）T=0.2s ， 如果波向左传播，有有（n+3/4）T=0.2s ，从波的图象可得m 24=λ，结合T λυ=，可判断BD 错误，C 正确。
答案：C【例题】如图6－11所示，一列在x 轴上传播的横波t 0时刻的图线用实线表示，经Δt ＝0.2s 时，其图线用虚线表示。
已知此波的波长为2m ，则以下说法正确的是：（ ）A ．若波向右传播，则最大周期为2sB ．若波向左传播，则最大周期为2sC ．若波向左传播，则最小波速是9m/sD ．若波速是19m/s ，则波的传播方向向左解析：首先题目中没有给出波的传播方向，因而应分为两种情况讨论。
例如波向右传播，图中实线所示横波经过0.2s 传播的距离可以为0.2m ， (0。
2+λ)m ， (0.2+2λ)m……，其波形图均为图中虚线所示。
因而不论求周期最小值还是求周期的最大值，都可以先写出通式再讨论求解。
解答：如果波向右传播，传播的距离为（0.2+n λ）m （n ＝1，2，3……），则传播速度为2.022.0n t s v +=∆=m/s ，取n =0时对应最小的波速为1m/s ，根据周期vT λ=，得最大的周期为2s 。
因此选项A 是正确的；如果波向左传播，传播的距离为（n λ－0.2） m （n =1，2，3……），则传播速度为2.02.02－n t s v =∆=m/s ，取n =1时对应最小的波速为9m/s ，根据周期vT λ=，得最大的周期为92s 。
因此选项C 是正确的，B 是错误的；在向左传播的波速表达式中，当取n =2时，计算得波速为19 m/s ，因此选项D 是正确的。
问题3：判定波的传播方向和质点的振动方向【例题】一简谐横波在x 轴上传播，在某时刻的波形如图所示。
已知此时质点F 的运动方向向下，则（ ）A ．此波朝x 轴负方向传播B ．质点D 此时向下运动C ．质点B 将比质点C 先回到平衡位置D ．质点E 的振幅为零解析：本题主要考查对波的传播方向与波上某质点运动方向间的关系的推理判断，以及对波形图的想像能力。
对于本题，已知质点F 向下振动，由上述方法可知，此列波向左传播。
质点B 此时向上运动，质点D 向下运动，质点C 比B 先回到平衡位置。
在此列波上所有振动质点的振幅都是相等的。
故只有A 、B 选项正确。
问题4：能正确作出两列波叠加后的波形图【例题】如图23甲所示，两列相同的波相向传播，当它们相遇时，图23乙中可能的波形是：A ．图（a ）和图(b);B ．图（b ）和图(c);C ．图（c ）和图(d);D ．图（a ）和图(d)。
解析： 当两列相遇时，达到图24所示的状态时，叠加以后的波形应是图23乙(b)。
当两列相遇时，达到图25所示的状态时，叠加以后的波形应是图23乙(c)。
所以正确答案应是B 。
【例题】A 、B 两波相向而行，在某时刻的波形与位置如图26所示，已知波的传播速度为V ，图中标尺每格长度为L ，在图中画出又经过t=7L/V 时的波形。
(参考答案)解析：根据波的叠加原理很容易确定经过t=7L/V时的波形如图27所示。
问题5：波动现象的应用【例题】利用超声波可以探测鱼群的位置。
在一只装有超声波发射和接收装置的渔船上，向选定的方向发射出频率f=5.8×104Hz 的超声波后，经过时间t=0.64s 收到从鱼群反射回来的反射波。
已知这列超声波在水中的波长λ=2.5cm ，求鱼群到渔船的距离是多少？A B a b c d解析：所发射的超声波在水中的传播速度为：s m s m f V /1450/108.5105.242=⨯⨯⨯==-λ超声波往返的路程为m m Vt S 92864.01450=⨯==渔船到鱼群的距离为：S 1=S/2=464m 。
【例题】关于多普勒效应的叙述，下列说法正确的是（ ）A ．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化B ．产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动C ．甲乙两车相向行驶，两车均鸣笛，且发出的笛声频率相同，乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率D ．波源静止时，不论观察者是静止的还是运动的，对波长“感觉”的结果是相等的 参考答案：B【板书设计】机械波单元复习一、理解基本概念二、掌握基本规律三、熟悉基本题型课堂反馈1、下列关于横波、纵波的说法正确的是：（ ）A ．凸凹相间的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷B ．质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫横波C ．纵波的波形是疏密相间的，质点分布最密的部分叫密部，分布最疏的地方叫疏部D ．质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫纵波2、如图为一列波某时刻的波的图象，已知波向右传播则下列叙述正确的是：（ ）A ．经过半个周期，C 点将运动到E 点处B ．M 点和P 点的振动情况完全相同C ．A 点比F 点先到达最低位置D ．B 、D 两点的振动步调相3、一条水平的绳上有相距L 的两点a 和b ，一列简谐波沿绳传播，其波长等于32L ，当a 点经过平衡位置向上运动时，b 点为：（ ）A ．经过平衡位置向上运动。
B ．处于平衡位置上方位移最大处。
C ．经过平衡位置向下运动。
D ．处于平衡位置下方最大位移处。
4、下列说法正确的是：（ ）A ．水波在传播过程中，遇到的小孔越大水波的衍射越明显。
B ．水波在传播过程中，遇到的障碍物越小水波的衍射越明显。
C ．障碍物越小，波长越短的波越容易看到明显的衍射现象。
D．衍射现象是一切波特有的现象。
5、甲、乙二人在铁轨旁，相距1100 m，甲用铁锤敲击一下铁轨，乙用一只耳朵贴近铁轨，他听到第一个声音后按下计时秒表，3 s后又听到一个声音.已知声波在空气中传播速度为340 m/s，声波在铁轨中传播速度是多少?如果发出的声波频率为500 Hz，这声波在铁轨中的波长多大参考答案：1、ACD2、CD3、C4、BD5、4675m/s,9.35m课后测评1、在平静的湖面上漂着一小木条，现向湖中央扔一石子，圆形波纹一圈圈地向外传播，当波传到小木条处时，小木条将：（）A．随波纹漂向湖岸B．波纹传到小木条处，小木条仍不动C．向波源处漂动D．在原来位置做上下振动2、一列波在第一种均匀介质中的波长为λ1,它在第二种均匀介质中的波长为λ2，且λ1=3λ2，那么在这两种介质中的频率之比和波速之比为：（）A．3:1；1:1； B．1: 3；1:4； C．1:1；3:1； D．1:1；1:3；3、在波速方向上，波中两质点a和b平衡位置间距为1.05 m，当a到达最大位移时，b恰在平衡位置.已知波的频率为200 Hz，则波速可能为：（）A．120 m/s B．．．4、关于多普勒效应，下列说法正确的是：（）A．多普勒效应是由于波的干涉引起的B．多普勒效应说明波源的频率发生改变C．多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而产生的D．只有声波才可以产生多普勒效应5、关于波的干涉，下列说法正确的是：（）A．一列波影响了另一列波，这就叫波的干涉。
B．两列波相互叠加时，必定产生干涉。
C．两列波相互干涉是波叠加的结果。
D．频率不同的两列波不可能相互干涉6、如图表示某时刻一列横波的波形，波中x=4 m的A点在此刻正通过平衡位置向-y方向振动.(1)画出1/4周期之前的波形；(2)如果从该时刻开始，A经过1.5 s第一次达到正向最大位移处，求波速大小7、一列简谐波在x 轴上传播，图中的实线波形与虚线波形对应的时刻分别是t １＝０，ｔ２＝0.05 ｓ.(1)若波沿+x 方向传播，波速多大若波沿-x 方向传播，波速多大若波速的大小是280 m/s ，波速方向如何?参考答案：1、D2、C3、AC4、C5、AB6、4m/s7、(1)右v =40(4n+1)(n=0,1,2,3. . .),(2)左v =40(4n+3)(n=0,1,2,3,. . .),(3)左传。