2024届高考物理一轮总复习第七章机械振动与机械波第2节机械波课件

这是一份2024届高考物理一轮总复习第七章机械振动与机械波第2节机械波课件，共43页。PPT课件主要包含了机械波，机械振动，有波源，有介质，在同一直线上，机械波的描述，的位移，平衡位置，波的特性，图7-2-1等内容，欢迎下载使用。

三、波的图像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位置的位移.2.图像的物理意义：某一时刻介质中各质点相对___________
1.波的叠加.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_________________.
3.多普勒效应.(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移.(
(2)机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相
(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)×
2.(多选)机械波在给定的介质中传播时，下列说法正确的是
)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
无关，A、B 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.
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( m m答案：A
4.(2022 年上海卷)在同一介质中有 a、b 两列机械波，它们的波形如图 7-2-2所示，两列波的频率分别为 fa 和 fb ，波长分别为 λa 和 λb，则
)A.λa＞λb，fa＞fbB.λa＞λb，fa＜fb
C.λa＜λb，fa＞fbD.λa＜λb，fa＜fb
在同一介质中传播，波速相同，由f＝ 可得机械波 a 的频率小于 b
解析：由图像可得，机械波 a 的波长大于 b 的波长，两列波
的频率，即λa＞λb，fa＜fb，B 正确.
热点 1 机械波与波的图像[热点归纳]
(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.当两质点平衡位置间的距离
2.波的传播方向与质点振动方向的互判方法：
【典题 1】(2020 年山东卷)一列简谐横波在均匀介质中沿 x 轴
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】(2022 年广东惠州二模)图 7-2-3 甲为某列简谐横波在 t＝0 时刻的波形图，a、b、c、d 是横波上的四个质点，图乙是横波上质点 b 的振动图像，四个质点中加速度最大的是______点，0～0.5 s 振动路程最大的是____点.
解析：处于最大位移处的质点加速度最大，a 点加速度最大.
乙知 b 在 0 时刻向 y 轴负方向振动，由图甲和波的平移法知波向 x轴正方向传播，所以 0 时刻 c 点振动方向向下，在 0～0.5 s 时间内向平衡位置移动，经过平衡位置后向负最大位移处移动，平均速
于 5 cm，而 d 点 0 时刻向上振动，在 0～0.5 s 时间内向正最大位
移处移动，再从正最大位移处向平衡位置靠近，平均速率小于从
所以路程最大的是 c 点.
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移两种可能.b.质点由平衡位置开始振动，则起振方向有向上、向下(或向
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】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 30 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7-2-4 所示，则该波波长________(填“一定”“可能”或“不可
大”“最小”或“在最大和最小之间”).
解析：根据质点的振动方程 x＝Asin ωt，设质点的起振方向向
上，则对于 b 点，有
质点 a 到达平衡位置处，速度最大.答案：可能 最大
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波源的
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.
②当两波源振动步调相反时：
b.若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动减弱.(2)现象法.
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，则发生明显衍
(2)波的衍射是不需要条件的，没达到上述条件的衍射只是不
(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】(2022 年广东深圳二模)如图 7-2-5 甲是两列水波相遇后形成的稳定干涉图样，形成该图样需要满足的条件是两个波源的________(填“频率”或“振幅”)一定相同，图乙表示振幅均为 A 的两列相干波叠加，实线表示波峰，虚线表示波谷，OM 连线的中点为振动________(填“加强”或“减弱”)点，此时 O 处质点相对平衡位置的位移大小为__________.
解析：两列水波相遇后形成的稳定干涉图样时，两个波源的频率一定相同.因 O 点和 M 点都是振动加强点，则 OM 连线的中点为振动加强点，此时 O 处质点处于波谷与波谷相遇点，则相对平衡位置的位移大小为 2A.
答案：频率 加强 2A
两列频率相同的同种性质的波相遇，峰峰相遇，
振动加强为新的波峰，谷谷相遇，振动加强为新的波谷，图中OM连线上任一点均加强，振幅相同，但位移不同，各点位移均为单独一列波中对应质点位移的 2 倍.
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
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.
考向 3 对多普勒效应的理解【典题 6】(多选，2020 年全国乙卷)在下列现象中，可以用多
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