13.2机械波2021届高考物理总复习(选择性考试)专题PPT教学课件(63页)

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 [思维点拨] 本题知道两个时刻的波形，可以运用
波形的平移法分析波传播的最短距离，要理解“该波的
周期T>0.20 s”表述的意义. 解析：因周期T＞0.20 s，故波在Δt＝0.20 s内传播的
距离小于波长λ，由y-x图象可知传播距离Δx＝0.08 m，
①在横波中，两个相邻波峰（或波谷）间的距离等
于波长.
②在纵波中，两个相邻密部（或疏部）间的距离等
于波长.
（2）频率（f）：波的频率等于波源振动的频率.
（3）波速（v）：波在介质中的传播速度，由介质
本身的性质决定.
（4）波长、频率（或周期）和波速的关系：v＝
λ T
＝λf.
1.（多选）下列说法正确的是（ ） A.在机械波传播过程中，介质中的质点随波的传播而 迁移 B.周期或频率，只取决于波源，而与v、λ无直接关系 C.波速v取决于介质的性质，它与T、λ无直接关系 D.一切波都能发生衍射现象 答案：BCD
“同侧” 波形图上某点表示传播方向和振
法 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
图象演示
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2.波的衍射 （1）定义：波绕过障碍物继续传播的现象. （2）产生明显衍射现象的条件：障碍物的尺寸或孔 （缝）的宽度跟波长相差不多，或者比波长更小. 3.多普勒效应 （1）条件：波源和观察者之间有相对运动. （2）现象：观察者接收到的频率发生变化. （3）实质：波源频率不变，观察者接收到的频率变化.
λ 2
（n＝0，
1，2，3，…）时，它们的振动步调总相反.
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3.波的传播方向与质点振动方向的互判方法
项目
方法解读
“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
图（a）知，x＝0处y＝－
A 2
＝Asin（－30°），因此xP＝
33600°°λ＝3 cm.④
由图（b）知，在t＝0
时Q点处于平衡位置，经Δt＝
1 3
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 cm，⑤ 由④⑤式得，质点Q的平衡位置的x坐标为
第十三章 机械振动 机械波
第二节 机械波
一、机械波 1.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、传播能量、传播信息. （2）质点不随波迁移.
3.机械波的分类 （1）横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直， 有波峰和波谷. （2）纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线 上，有疏部和密部. 4.机械波的描述 （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.
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（2）设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为xP、xQ.由
[思维点拨] 由图（a）读出该波的波长，由图
（b）读出周期和在t＝13 s时的振动方向.
பைடு நூலகம்
解析：（1）由图（a）可以看出，该波的波长为
λ＝36 cm.①
由图（b）可以看出，周期为
T＝2 s，②
波速为v＝Tλ＝18 cm/s，③
由图（b）知，当t＝
1 3
s时，Q点向上运动，结合图
（a）可得，波沿x轴负方向传播.
3.（多选）以下关于波的衍射的说法，正确的是 （）
A.波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象 B.当障碍物的尺寸比波长大得多时，会发生明显的 衍射现象 C.当孔的大小比波长小时，会发生明显的衍射现象 D.通常讲话产生的声波，经过尺寸为1 m左右的障 碍物时会发生明显的衍射现象 答案：CD
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A.质点P此时刻的速度沿x轴的正方向 B.质点P此时刻的加速度沿y轴的正方向 C.再过半个周期时，质点P的位移为负值 D.经过一个周期，质点P通过的路程为4a 答案：CD
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典例 （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＝0.20 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
物理 意义
图象 信息
形象 比喻 图象 变化
表示某质点各个时刻 的位移
表示某时刻各质点的位移
（1）波长、振幅.
（1）质点振动周期. （2）任意一质点在该时刻
（2）质点振幅.
的位移.
（3）各时刻质点位移. （3）任意一质点的该时刻
（4）各时刻速度、加 加速度方向.
速度方向
（4）传播方向、振动方向
的互判
记录着一个人一段时 记录着许多人某时刻动作、
考点二 振动图象与波动图象的综合应用
振动图象和波动图象的比较
图象类型 振动图象
波动图象
研究对象 某一振动质点
沿波传播方向上的所有 质点
某一质点的位移 某时刻所有质点的空间 研究内容
随时间变化规律 分布规律
图象
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的是
.
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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
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三、波的干涉和衍射、多普勒效应 1.波的干涉 （1）波的叠加：几列波相遇时能够保持各自的运动 特征继续传播，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 幅加大，某些区域的振幅减小的现象. ②产生稳定干涉的条件：两列波的频率必须相同， 两个波源的相位差必须保持不变.
波动也是一种运动形式，机械波传播的机械运动， 机械波传递了能量和传播了运动形式，而质点并未随波 迁移，机械波的传播需要介质.
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故波速v＝
Δx Δt
＝0.40
m/s，A正确.由y-x图象可知波长λ＝
0.16 m，B错误.由v＝Tλ得，波的周期T＝vλ＝0.4 s，根据
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振动与波动的传播方向的关系知t＝0时，x＝0.08 m的质 点沿＋y方向振动，t＝0.7 s＝134T，故此时该质点位于波 谷；因为14T＜0.12 s＜T2，此时质点在x轴上方沿－y方向 振动，C正确，D错误.根据λ＝vT得波速变为0.80 m/s 时，波长λ＝0.32 m，E正确.
二、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：为某一时刻介质中各质点相对平衡位置 的位移.
2.（多选）简谐横波某时刻的波形如图 所示.P为介质中的一个质点，波沿x轴的正 方向传播.以下说法正确的是（ ）
（b）是质点Q的振动图象.求
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图（a）
图（b）
（1）波速及波的传播方向；
（2）质点Q的平衡位置的x坐标.
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答案：ACE
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间内活动的录像带
表情的集体照片
随时间推移，图象延 随时间推移，图象沿传播方 续，但已有形状不变 向平移
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典例
（2018·全国卷Ⅰ）一列简谐横波在t＝
1 3
s时
的波形图如图（a）所示，P、Q是介质中的两个质点.图
考点一 机械波的形成与传播 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.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）