2023版高考物理一轮总复习第七章第2节机械波课件

这是一份2023版高考物理一轮总复习第七章第2节机械波课件，共43页。PPT课件主要包含了有介质，机械波，机械振动，有波源，在同一直线上，机械波的描述，波的图像，平衡位置，位置的位移，波的特性等内容，欢迎下载使用。

1.坐标轴的意义：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偏离平衡
2.图像的物理意义：某一时刻介质中各质点相对__________的位移.
观察两列波的叠加过程可知：几列波相遇时，每列波都能够保持各自的状态继续传播而不________，只是在重叠的区域里，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______________.
(1)定义：由于波源和观察者之间有________，使观察
者接收到的波的频率发生变化的现象.
(2)产生条件：波源和观察者之间有__________.(3)规律：当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率________；当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率降低.
【基础自测】1.判断下列题目的正误.(1)通过波的图像可以找出任一质点在任意时刻的位
)(2)机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方
(3)波速表示介质中质点振动的快慢.(
(4)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象.(
(5)一切波都能发生衍射现象.(
答案：(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√
2.(多选)机械波在给定的介质中传播时，下列说法正确
A.振幅越大，则波传播的速度越快B.振幅越大，则波传播的速度越慢C.波速与振幅无关D.在一个周期内，波传播的距离等于一个波长
解析：根据波速公式 v＝
或 v＝λf，说明波的传播
速度与振幅无关，AB 错误，C 正确；质点振动一个周期，波传播的距离等于一个波长，D 正确.答案：CD
3.在喜剧电影《功夫》中，包租婆的“狮子吼”可以将酒杯震碎.若我们用手指轻弹同样的酒杯，听到清脆的声音，并测得该声音的频率为 500 Hz，已知空气中的声速为
340 m/s，则包租婆的“狮子吼”声波的波长约为(
4.(多选，2021 年福建三明模拟)一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，周期为 0.2 s，t＝0 时传播到质点 N，波形如
图 7-2-2 所示，下列说法正确的是(
A.波的传播速度为 8 m/sB.平衡位置在 x＝0.4 m 处质点的
C.t＝0.1 s 时，质点 N 传播到 x＝2.0 m 处D.t＝0 时，平衡位置在 x＝0.4 m 处质点的加速度为 0答案：AD
热点 1 机械波与波的图像[热点归纳]1.波的周期性.(1)质点振动 nT(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
(n＝0，1，2，3，…)时，它
平衡位置间的距离为(2n＋1)们的振动步调总相反.
2.波的传播方向与质点振动方向的互判方法：
则此时质点位于平衡位置；下一时刻，该质点向上运动，远离平衡位置，根据题意，横波沿 x 轴负方向传播，根据同侧法判断可知，故 D 正确.答案：D
热点 2 振动图像和波的图像
考向 1 振动图像和波的图像的综合应用[热点归纳]
【典题 2】(2021 年湖北汉阳质检)如图 7-2-3 所示，图甲是一波源的振动图像，图乙是某同学画出的某一时刻波形图像的一部分，该波沿 x 轴的正方向传播，P、Q 是介质
中的两个质点，下列说法正确的是(甲图 7-2-3
A.该时刻这列波至少传播到 x＝10 m 处的质点B.此刻之后，Q 比 P 先回到平衡位置
C.x＝2 m 与 x＝6 m 的质点在任何时候都保持相同的
D.从波源开始振动，在 10 s 内传播方向上的质点振动
经过的最长路程是 40 cm
解析：由振动图像知周期 T＝4 s，波源起振的方向向上，根据波形图可知λ＝8 m，并且该部分前面还有至少半个波长，所以此刻这列波至少传播到 x＝10 m 处的质点，
故 A 正确；该波沿 x 轴的正方向传播，结合波形图可知，Q 点振动方向向下，而 P 点的振动方向向上，所以 P 点比Q 点先回到平衡位置，B 错误；根据波形图可知λ＝8 m，则 x＝2 m 与 x＝6 m 的质点的平衡位置之间的距离为半个波长，由于它们步调总是相反，所以它们不可能在任何时候都保持相同的距离，故 C 错误；由振动图像知周期 T＝4 s，则 10 s＝2.5T，质点在一个周期内通过的路程是四个振幅，在 2.5T 内的路程最长为 10A＝50 cm，D 错误.
考向 2 波的多解问题[热点归纳]
1.造成波的问题多解的主要因素：(1)周期性
①时间周期性：时间间隔Δt 与周期 T 的关系不明确.②空间周期性：波传播距离Δx 与波长λ的关系不明确.(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.
如：a.质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位
b.质点由平衡位置开始振动，则起振方向有向上、向
下(或向左、向右)两种可能.
c.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，即沿 x 轴正方向或沿 x 轴负方向传播.d.只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能.
(3)波形的隐含性形成多解：
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，…).
【典题 3】(多选，2019 年天津卷)一列简谐横波沿 x轴传播，已知 x 轴上 x1＝1 m 和 x2＝7 m 处质点的振动图像分别如图 7-2-4 甲、乙所示，则此列波的传播速率可能是
解析：由图可知波的周期为 4 s，先假设 x1＝1 m 处质点和 x2＝7 m 处质点的距离小于一个波长，在 0 时刻，由图可知当 x1＝1 m 处质点在平衡位置向下振动，x2＝7 m 处的质点在波峰，则当波沿 x 轴的正方向传播时：x2－x1＝
m/s(n＝0，1，2，…)，代入 n
为整数可得 v＝2 m/s，
m/s，…，故 BC 正确.
答案：BC方法技巧 波的多解问题的一般解题步骤：(1)根据初、末两时刻的波形确定传播距离与波长的关系通式.(2)根据题设条件判断是唯一解还是多解.
热点 3 波的干涉与衍射、多普勒效应[热点归纳]
1.波的干涉现象中加强点、减弱点的两种判断方法.(1)公式法：
某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干
①当两波源振动步调一致时：a.若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，则振动加强.
λb.若Δr＝(2n＋1)2
(n＝0，1，2，…)，则振动减弱.
②当两波源振动步调相反时：
λa.若Δr＝(2n＋1)2
(n＝0，1，2，…)，则振动加强.
b.若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，则振动减弱.
在某时刻波的干涉的波形上，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.发生明显衍射的条件.
(1)若障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小，则发生
(2)波的衍射是不需要条件的，没达到上述条件的衍射
(1)产生条件：波源与观察者之间有相对运动.
(2)现象：两者相互靠近时，感觉波的频率升高.两者相
互远离时，感觉波的频率降低.
考向 1 对波的干涉的理解
【典题 4】消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题.图 7-2-5 所示的消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声.频率为 f 的声波沿水平管道自左向右传播，在声波到达 a 处时，分成上下两束波，这两束波在 b 处相遇时可削弱噪声.设上下两束波从 a 运动到 b 的时间差为Δt，不考虑声波在传播过程中波速的变化.关于该消声器的工作原理
A.利用了波的干涉，Δt 是
B.利用了波的衍射，Δt 是
及要达到良好的消声效果必须满足的条件，下列说法正确
解析：根据干涉特点知，两相干波源的距离差为半波长的奇数倍时，此点为振动减弱点，要减弱声音，所以满足距离差Δx＝v·Δt 为半波长的奇数倍，而波长λ＝vT，整
的奇数倍，A 正确，BCD 错误.
考向 2 对波的衍射条件的理解【典题 5】(2020 年山东德州模拟)小河中有一个实心桥墩 P，A 为靠近桥墩浮在平静水面上的一片树叶，俯视如图 7-2-6 所示.现在 S 处以某一频率拍打水面，使形成的
水波能带动树叶 A 明显振动起来，可以采用的方法是(A.以较低频率拍打水面B.以较高的频率拍打水面C.只要拍打，A 就会明显振动
D.无论怎样拍打，A 都不会明显振动
解析：拍打水面时，水波中的质点上下振动，形成的波向前传播，以较高的频率拍打水面，则质点振动的频率增加，波的频率与振动的频率相等，波速不变，频率增大，
可知波长减小，衍射现象不明显；反之以较低
的频率拍打水面，波长增大，衍射现象更明显.故以较低的频率拍打水面，可以使衍射现象明显，以带动树叶 A 明显振动起来，故 A 正确.答案：A
考向 3 对多普勒效应的理解【典题 6】(多选，2020 年新课标Ⅰ卷)在下列现象中，
可以用多普勒效应解释的有(
A.雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声B.超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化C.观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低D.同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同E.天文学上观察到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星)光谱随时间的周期性变化