人教版高考物理一轮复习第14章机械振动与机械波光电磁波与相对论第2讲机械波课件

这是一份人教版高考物理一轮复习第14章机械振动与机械波光电磁波与相对论第2讲机械波课件，共60页。PPT课件主要包含了同一直线，平衡位置，振动频率，干涉图样，绕过障碍物，相对运动，答案BC，ACD，答案AC，答案见解析等内容，欢迎下载使用。

一、机械波　横波和纵波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、水等。
2．传播特点(1)机械波传播的只是振动的 和 ，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波 。(2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与 的振动周期和频率相同。(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为 ，位移为 。
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 的波，有 (凸部)和 (凹部)。(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在 上的波，有 和 。
二、横波的图象　波速、波长和频率的关系1．横波的图象(1)坐标轴：横轴表示各质点的 ，纵轴表示该时刻各质点的 。(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开 的位移。(3)图象(如图所示)
2．波长、波速、频率及其关系(1)波长λ在波动中，振动相位总是 的两个相邻质点间的距离。(2)波速v波在介质中的传播速度，由 本身的性质决定。
三、波的干涉和衍射现象　多普勒效应1．波的干涉和衍射
2.多普勒效应(1)条件：声源和观察者之间有 。(2)现象：观察者感到 发生变化。(3)实质：声源频率 ，观察者接收到的频率 。
2．波动图象的信息(如图所示)(1)直接读取振幅A和波长λ，以及该时刻各质点的位移。(2)确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小。(3)结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向。
3．波的传播方向与质点振动方向的互判方法
　波的传播特点与波速公式的应用[典例1]　(多选)如图所示，a、b、c、…、k是弹性介质中等距离分布在一条直线上的若干个质点。t＝0时刻，处在e处的波源从平衡位置开始向上做简谐运动，形成在质点a、b、c、…、k所在的直线上传播的横波，其振幅为3 cm、周期为0.2 s。若沿波的传播方向，后一个质点比前一个质点迟0.05 s开始振动。t＝0.25 s时，直线上距波源e点2 m处的某质点第一次达到最高点，则下列判断正确的是(　　 )
 A．该机械波的传播速度为8 m/sB．该机械波的波长为2 mC．图中相邻两个质点间距为0.5 mD．当a点经过的路程为12 cm时，h点经过的路程为9 cm
1．(多选)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2 m、4 m和6 m。一列简谐横波以2 m/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＝3 s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是(　　 )A．在t＝6 s时刻波恰好传到质点d处B．在t＝5 s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4 sD．在4 s2．(2020·高考全国卷Ⅲ)如图，一列简谐横波平行于x轴传播，图中的实线和虚线分别为t＝0和t＝0.1 s时的波形图。已知平衡位置在x＝6 m处的质点，在0到0.1 s时间内运动方向不变。这列简谐波的周期为________s，波速为________m/s，传播方向沿x轴________(选填“正方向”或“负方向”)。
答案：0.4　10　负方向
3．在某介质中形成一列简谐波，t＝0时刻的波形如图中的实线所示。若波向右传播，零时刻刚好传到A点，且再经过0.6 s，P点也开始起振，求：(1)该列波的周期T为多少？(2)从t＝0时起到P点第一次达到波峰时止，O点对平衡位置的位移y0及其所经过的路程s0各为多少？
答案：(1)0.2 s　(2)－0.02 m　0.3 m
2.由波的图象画某一质点振动图象的步骤(1)由波的图象结合传播速度求出波的周期，即质点做简谐运动的周期；(2)从波的图象中找出该质点在计时时刻相对平衡位置的位移；(3)根据质点振动方向和波传播方向间的关系，确定质点的振动方向；(4)建立y-t坐标系，根据正弦或余弦规律画出质点的振动图象。
3．由波动图象和某一质点的振动图象判断波的传播规律的方法(1)首先根据横轴是长度还是时间分清哪一个是波动图象，哪一个是振动图象，注意各个质点振动的周期和振幅相同。(2)从确定的振动图象中可以找出某质点在波动图象中某一时刻的振动方向，根据该点振动方向确定波的传播方向。
4．(2021·适应性测试江苏卷)渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在t＝0时的波动图像如图1所示，图2为质点P的振动图像，则(　　 ) A．该波的波速为1.5 m/sB．该波沿x轴负方向传播C．0～1 s时间内，质点P沿x轴运动了1.5 mD．0～1 s时间内，质点P运动的路程为2 m
5．(多选)一列简谐横波在均匀介质中沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波动图象如图甲所示，质点M的振动图象如图乙所示。已知t＝0时刻振动恰好传播到x＝7 m处，M、N两质点的平衡位置均在x轴上，相距s＝19 m，则(　　 )A．该波的传播速度大小为5 m/sB．质点M与质点N的速度始终大小相等、方向相反C．t＝11 s时质点N运动的路程为11 mD．每经过0.4 s，质点M通过的路程都为0.4 m
由④⑤式得，质点Q平衡位置的x坐标为xQ＝9 cm。⑥答案：(1)18 cm/s　波沿x轴负方向传播　(2)9 cm
方法技巧求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法
(2)双向性①传播方向双向性：波的传播方向不确定。②振动方向双向性：质点振动方向不确定。(3)波形的隐含性在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态。这样，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性。
2．解决波的多解问题的思路一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δt或Δx，若此关系为时间，则t＝nT＋Δt(n＝0,1,2，…)；若此关系为距离，则x＝nλ＋Δx(n＝0,1，2，…)。
　周期性造成的多解问题[典例3]　(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到P点，t＋0.6 s时刻的波形如图中的虚线所示，a、b、c、P、Q是介质中的质点。下列说法正确的是(　　 )
A．这列波的波速可能为50 m/sB．质点a在这段时间内通过的路程一定小于30 cmC．质点c在这段时间内通过的路程可能为60 cmD．若周期T＝0.8 s，从t＋0.4 s时刻开始计时，则质点c的振动方程为x＝0.1sin πt m
双向性造成的多解问题[典例4]　一列简谐横波在x轴上传播，在t1＝0和t2＝0.05 s 时，其波形分别用如图所示的实线和虚线表示，求：(1)这列波可能具有的波速；(2)当波速为280 m/s时，波的传播方向如何？以此波速传播时，x＝8 m处的质点P从平衡位置运动至波谷所需的最短时间是多少？
7．(多选)一列简谐横波沿x轴的正向传播，振幅为2 cm，周期为T，已知在t＝0时刻波上相距40 cm的两质点a、b的位移都是1 cm，但运动方向相反，其中质点a沿y轴负向运动。如图所示，下列说法正确的是(　　 )
位置间的距离等于半个波长的奇数倍时才会总是速度等大反向，而a、b两质点平衡位置间的距离不等于半个波长的奇数倍，D错误。
8．一列简谐横波沿x轴传播，其波长为6 m，图中实线和虚线分别表示t时刻和t＋Δt时刻的波形图，已知Δt＝0.5 s，图中P、Q是位于x轴上的两点，间距为1 m，求：(1)波的周期；(2)若波的传播速度为34 m/s，判断波的传播方向。
(2)图象法在某时刻波的干涉的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点，一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减弱点，各加强点或减弱点各自连接而成以两波源为中心向外辐射的连线，形成加强线和减弱线，两种线互相间隔，加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间。
2．波的衍射现象是指波能绕过障碍物继续传播的现象，产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长。3．多普勒效应的成因分析(1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。(2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率变大，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率变小。
9．(多选)水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源。两波源发出的波在水面上相遇，在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是(　　 )A．不同质点的振幅都相同B．不同质点振动的频率都相同C．不同质点振动的相位都相同D．不同质点振动的周期都与振动片的周期相同
解析：两列波相遇叠加产生干涉，一些质点的振动加强，一些质点的振动减弱，即振幅不同；各质点的振动频率、周期都与振动片的相同；不同质点的振动相位不同(不是同时到达正的最大位移)；两列波到达某点时相位差恒定，故选项B、D正确。
10．(多选)如图所示是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是(　　 )A．此时能观察到明显的波的衍射现象B．挡板前后波纹间距离相等C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象
11．(多选)(2021·四川绵阳诊测)一频率为600 Hz的声源以20 rad/s 的角速度沿一半径为0.8 m的圆周(圆心为O点)做匀速圆周运动，一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止，如图所示，则(　　 )
A．声源在A点时观察者接收到的声音的频率大于600 HzB．声源在B点时观察者接收到的声音的频率等于600 HzC．声源在C点时观察者接收到的声音的频率等于600 HzD．声源在D点时观察者接收到的声音的频率小于600 Hz