还剩52页未读，
继续阅读
全国版2022高考物理一轮复习专题十五机械振动和机械波课件
展开
这是一份全国版2022高考物理一轮复习专题十五机械振动和机械波课件，共60页。PPT课件主要包含了考情解读，考点帮·必备知识通关，考法帮·解题能力提升，简谐运动的特征，机械波的形成等内容，欢迎下载使用。
课标要求1.通过实验,认识简谐运动的特征.能用公式和图像描述简谐运动.2.通过实验,探究单摆的周期与摆长的定量关系.知道单摆的周期与摆长、重力加速度的关系.会用单摆测量重力加速度的大小.3.通过实验,认识受迫振动的特点.了解产生共振的条件及其应用.4.通过观察,认识波的特征.能区别横波和纵波.能用图像描述横波.理解波速、波长和频率的关系.5.知道波的反射和折射现象.通过实验,了解波的干涉与衍射现象.6.通过实验,认识多普勒效应.能解释多普勒效应产生的原因.能列举多普勒效应的应用实例.
命题探究1.命题分析:高考对本专题的考查以图像为主,重点是简谐运动的特点、振动和波动图像、波的传播、波的叠加、波速的计算、波的多解问题以及用单摆测定重力加速度等.2.趋势分析:预计今后的高考对本专题的考查仍会以定性分析或简单的定量计算为主,难度中等.要多注意本专题中与实际生活相联系的题目.
核心素养聚焦物理观念:1.掌握简谐运动的特征及波的传播规律;2.掌握单摆的周期公式,掌握振动图像和波动图像;3.从相互作用和能量的角度认识振动和波.科学思维:1.构建简谐运动、单摆等模型研究问题;2.运用公式和图像描述振动和波动问题;3.运用证据及推理解释波的干涉、衍射现象.科学探究:通过“用单摆测定重力加速度”等实验,提高科学素养.科学态度与责任:1.尝试用学过的知识解决实际生产生活中的振动与波的问题;2.通过实验探究,形成严谨、认真、实事求是的科学态度.
考点1 简谐运动规律和图像描述 单摆测重力加速度
考法1 对简谐运动的基本规律的考查
考法2 对简谐振动图像及其应用的考查
高分帮·“双一流”名校冲刺
模型构建 弹簧振子的力学问题
考法3 对单摆周期公式的理解与应用
考法4 对受迫振动、共振现象的考查
考法5 实验:用单摆测量重力加速度的大小
考点2 机械波的形成与传播
考法1 对质点振动方向和波的传播方向关系的判定
考法2 对波的传播多解性问题的考查
考法3 对波的干涉、衍射及多普勒效应的考查
重难突破 振动图像和波动图像的综合问题
考点1 简谐运动规律和图像描述 单摆测重力加速度
考点帮 必备知识通关
1.简谐运动的两种模型
(1)动力学特征:F回=-kx.“-”表示回复力的方向与位移的方向总是相反.(2)运动学特征:做变加速运动.①远离平衡位置的过程,由F=-kx=ma可知,x增大,F增大,a增大,但a与v反向,故v减小,动能减小.②靠近平衡位置的过程:由F=-kx=ma可知,x减小,F减小,a减小,但a与v同向,故v增大,动能增加.x、v、a均按正弦或余弦规律发生周期性变化.
②如图所示,振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P'(OP=OP')时,速度大小、动能、势能相等,相对于平衡位置的位移大小相等.③振子由P到O所用时间等于由O到P'所用时间,即tPO=tOP'.④振子往复运动过程中通过同一段路(如OP段)所用时间相等,即tOP=tPO.
4.四种振动类型的比较
考法帮 解题能力提升
示例1 [多选]如图所示,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动.以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y=0.1sin(2.5πt) m. t=0时刻,一小球从距物块h高处自由落下;t=0.6 s时,小球恰好与物块处于同一高度.取重力加速度的大小g=10 m/s2.以下判断正确的是A.h=1.7 mB.简谐运动的周期是0.8 sC.0.6 s内物块运动的路程是0.2 mD.t=0.4 s时,物块与小球运动方向相反E.t=0.6 s时,物块的位移是-0.1 m
思维导引：先根据振动方程计算出t=0.6 s时振子离开平衡位置的位移,再根据振子所处的位置确定小球做自由落体运动的位移.
示例2 [2016北京,15,6分]如图所示,弹簧振子在M、N之间做简谐运动.以平衡位置O为原点,建立Ox轴,向右为x轴正方向.若振子位于N点时开始计时,则其振动图像为
解析：振子在N点时开始计时,其位移为正向最大,并按余弦规律变化,故选项A正确.
归纳总结 简谐运动是以平衡位置O为位移起点的,确定初始位置及正方向是突破点,且要通过简谐运动的图像提取相关信息.1.质点在任一时刻的位移.2.质点的振幅A和周期T.3.各时刻质点的振动方向.判断方法:振动方向可以根据下一时刻位移的变化来判定.下一时刻位移若增大,质点的振动方向是远离平衡位置;下一时刻位移若减小,质点的振动方向是指向平衡位置.4.比较各时刻质点的加速度(回复力)的大小和方向.5.比较不同时刻质点的势能和动能的大小.质点的位移越大,它具有的势能越大,动能越小.
从图像读取x 的大小及方向
示例3 如图所示,单摆甲放在空气中,周期为T甲;单摆乙放在以加速度a向下做匀加速运动的电梯中,周期为T乙;单摆丙中摆球带正电,放在匀强磁场B中,周期为T丙;单摆丁中摆球带正电,放在匀强电场 E中,周期为T丁.单摆甲、乙、丙、丁中悬线长度、摆球大小与质量均相同,那么A.T甲>T乙>T丁>T丙 B.T乙>T甲=T丙>T丁C.T丙>T甲>T丁>T乙 D.T丁>T甲=T丙>T乙
感悟反思 单摆处在电场或磁场中时,由于摆球带电,摆球会受电场力或洛伦兹力,此时单摆的周期是否变化应从回复力的来源来看,如果除重力外的其他力参与提供回复力,则单摆的周期变化;若不参与提供回复力,则单摆的周期不变.
示例4 下列说法正确的是A.单摆在周期性外力作用下做受迫振动,其振动周期与单摆的摆长有关B.某学生用单摆测定重力加速度,处理数据时计算得到的数值偏大些,不可能是测量摆长时误加了小球直径C.单摆的周期随振幅的增大而增大D.当驱动力的频率等于系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫做共振
深度理解1.如图所示的共振曲线表示受迫振动的振幅A(纵坐标)随驱动力频率f(横坐标)的变化而变化的规律.驱动力的频率f跟振动系统的固有频率f0相差越小,振幅越大;驱动力的频率f等于振动系统的固有频率f0时,振幅最大.2.做受迫振动的系统机械能不守恒,系统与外界时刻进行着能量交换.
(1)组装单摆时,应在下列器材中选用 (选填选项前的字母). A.长度为1 m左右的细线B.长度为30 cm左右的细线C.直径为1.8 cm的塑料球D.直径为1.8 cm的铁球(2)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g= (用L、n、t表示).
示例5 [2015北京,21(2),15分]用单摆测定重力加速度的实验装置如图甲所示.
(3)下表是某同学记录的3组实验数据,并做了部分计算处理.请计算出第3组实验中的T= s, g= m/s2.
(4)用多组实验数据作出T2-L图像,也可以求出重力加速度g.已知三位同学作出的T2-L图线的示意图如图乙中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都过原点,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值.则相对于图线b,下列分析正确的是 (选填选项前的字母). A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长LB.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值
(5)某同学在家里测重力加速度.他找到细线和铁锁,制成一个单摆,如图丙所示.由于家里只有一根量程为30 cm的刻度尺.于是他在细线上的A点做了一个标记,使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程.保持该标记以下的细线长度不变,通过改变O、A间细线长度以改变摆长.实验中,当O、A间细线的长度分别为l1、l2时,测得相应单摆的周期为T1、T2.由此可得重力加速度g= (用l1、l2、T1、T2表示)
归纳总结 1.原理与操作
3.注意事项(1)摆长要待悬挂好球后再测,计算摆长时要将摆线长加上摆球半径.(2)单摆要在竖直平面内摆动,不要使之成为圆锥摆.(3)要从平衡位置开始计时,并数准全振动的次数.
高分帮 “双一流”名校冲刺
1.弹簧振子在振动的过程中,弹簧的形变量在时刻改变,弹力也在时刻改变.但当振子振动到两端处时其加速度一定是大小相等,方向相反的.2.根据振子振动到两端处时加速度大小相等、方向相反的特征,由牛顿第二定律,求出弹簧在这两种情况下的弹力,再利用轻弹簧上的弹力处处相等,分析弹簧另一端物体的受力,从而根据平衡条件得出此物体受到的其他力的变化规律.
示例6 如图所示,倾角为θ、表面光滑的斜面体固定在水平面上,底端有垂直斜面的挡板,劲度系数为k的轻质弹簧,下端拴接着质量为M的物体B,上端放着质量为m的物体P(P与弹簧不拴接).现沿斜面向下压P一段距离然后释放,它就沿斜面上下做简谐运动,振动过程中,P始终没有离开弹簧.试求:(1)P振动时振幅的最大值.(2)P以最大振幅振动时,B对挡板的最大压力.
(2)P以最大振幅振动时,由简谐运动的特点可知,P到达最低点时,弹簧的压缩量Δx'=2Δx.以B为研究对象,则B受到重力、斜面的支持力、挡板的支持力和弹簧沿斜面向下的压力,沿斜面的方向Nmax=Mgsin θ+k·Δx'联立得Nmax=Mgsin θ+2mgsin θ.
(1)产生条件:①要有做机械振动的波源;②要有传播机械振动的介质.(2)形成原因:介质中的质点受波源或邻近质点的驱动做受迫振动.(3)分类:①横波(质点的振动方向和波的传播方向相互垂直,凸起的最高处叫波峰,凹下的最低处叫波谷).②纵波(质点的振动方向和波的传播方向平行,质点分布最密的地方叫密部,分布最疏的地方叫疏部).
2.机械波的传播(1)介质依存性:机械波的传播离不开介质,机械波不能在真空中传播.(2)能量信息性:机械波是以振动的形式传播的,因此机械波可以传递能量和信息.(3)传播不移性:在波的传播方向上,各质点只在各自的平衡位置附近振动,并不随波定向迁移.(4)时空重复性:时间上的重复性——周期,空间上的重复性——波长.(5)周期、频率同源性:介质(包括不同介质)中各质点振动的周期和频率都等于振源振动的周期和频率,而且在传播过程中保持稳定.(6)起振同向性:各质点开始振动的方向与振源开始振动的方向相同.
3.描述机械波的物理量(1)波长λ:相对平衡位置的位移总是相等的两个相邻的质点间的距离.(2)周期T:波在介质中传播一个波长所用的时间.波的周期取决于波源.(3)波速v:波在单位时间内传播的距离.机械波的波速取决于介质,不同频率、相同性质的波在同一种介质中的波速相同,波速可用公式v=λf计算.4.波的干涉、衍射、多普勒效应(1)波的叠加:当两列波相遇时,每列波将保持原有的特性,即频率、振幅、波长、波速及振动方向均不变,继续按原来的方向传播,它们互不干扰.在两列波的重叠区域内,介质中的质点同时参与两种振动,其振动的位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和.
学习·理解 当缝、孔或障碍物的尺寸远小于波长时,尽管满足发生明显衍射的条件,但由于衍射波的能量很弱,也很难观察到波的衍射现象.
(3)干涉现象频率相同的两列波叠加时,某些区域的振幅增大、某些区域的振幅减小,这种现象叫做波的干涉,形成的图样叫做波的干涉图样.①产生稳定干涉图样的条件必须是两列同类的波,并且波的频率相同、相位差恒定.②关于加强点(区)和减弱点(区)
考法1 对质点振动方向和波的传播方向关系的判定
示例1 [多选]一简谐机械横波沿x轴负方向传播,已知波的波长为8 m,周期为2 s, t=1 s时刻波形如图1所示,a、b、d是波上的三个质点.图2是波上某一点的振动图像,则下列说法正确的是A.图2可以表示d质点的振动B.图2可以表示b质点的振动C.a、b两质点在t=1.5 s时速度大小相同D.该波传播速度为v=4 m/sE.t=0时b质点速度沿y轴正方向
方法解读 波的传播方向与质点振动方向的互判方法
不管用什么方法判定简谐横波的传播方向和质点的振动方向都要注意,介质中各个质点在垂直于波的传播方向上、各自的平衡位置附近振动.
示例2 [多选]一列横波在某时刻的波形图如图中实线所示,经2×10-2 s后的波形图如图中虚线所示,则该波的波速v和频率f可能是A.v为5 m/s B.v为35 m/sC.f为50 Hz D.f为37.5 Hz
归纳总结 解决机械波的多解问题从三方面考虑1.时间的周期性每经过nT,质点完成n次全振动回到原来的状态,在时间上形成多解,多解通式为t=nT+Δt.2.空间的周期性在波形图上,相距nλ的质点振动状态完全一致,在空间上形成多解,多解通式为x=nλ+Δx.3.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.
示例3 [2017全国Ⅰ,34(1),5分]如图(a),在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0,-2).两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示.两列波的波速均为1.00 m/s.两列波从波源传播到点A(8,-2)的路程差为 m,两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互 (填“加强”或“减弱”),点C(0,0.5)处质点的振动相互 (填“加强”或“减弱”).
图(a) 图(b) 图(c)
感悟反思1.巧解图像问题求解波动图像与振动图像综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法.(1)分清振动图像与波动图像.此问题最简单,只要看清横坐标即可,横坐标为x则为波动图像,横坐标为t则为振动图像.(2)看清横、纵坐标的单位,尤其要注意单位前的数量级.(3)找准波动图像对应的时刻.(4)找准振动图像对应的质点.
课标要求1.通过实验,认识简谐运动的特征.能用公式和图像描述简谐运动.2.通过实验,探究单摆的周期与摆长的定量关系.知道单摆的周期与摆长、重力加速度的关系.会用单摆测量重力加速度的大小.3.通过实验,认识受迫振动的特点.了解产生共振的条件及其应用.4.通过观察,认识波的特征.能区别横波和纵波.能用图像描述横波.理解波速、波长和频率的关系.5.知道波的反射和折射现象.通过实验,了解波的干涉与衍射现象.6.通过实验,认识多普勒效应.能解释多普勒效应产生的原因.能列举多普勒效应的应用实例.
命题探究1.命题分析:高考对本专题的考查以图像为主,重点是简谐运动的特点、振动和波动图像、波的传播、波的叠加、波速的计算、波的多解问题以及用单摆测定重力加速度等.2.趋势分析:预计今后的高考对本专题的考查仍会以定性分析或简单的定量计算为主,难度中等.要多注意本专题中与实际生活相联系的题目.
核心素养聚焦物理观念:1.掌握简谐运动的特征及波的传播规律;2.掌握单摆的周期公式,掌握振动图像和波动图像;3.从相互作用和能量的角度认识振动和波.科学思维:1.构建简谐运动、单摆等模型研究问题;2.运用公式和图像描述振动和波动问题;3.运用证据及推理解释波的干涉、衍射现象.科学探究:通过“用单摆测定重力加速度”等实验,提高科学素养.科学态度与责任:1.尝试用学过的知识解决实际生产生活中的振动与波的问题;2.通过实验探究,形成严谨、认真、实事求是的科学态度.
考点1 简谐运动规律和图像描述 单摆测重力加速度
考法1 对简谐运动的基本规律的考查
考法2 对简谐振动图像及其应用的考查
高分帮·“双一流”名校冲刺
模型构建 弹簧振子的力学问题
考法3 对单摆周期公式的理解与应用
考法4 对受迫振动、共振现象的考查
考法5 实验:用单摆测量重力加速度的大小
考点2 机械波的形成与传播
考法1 对质点振动方向和波的传播方向关系的判定
考法2 对波的传播多解性问题的考查
考法3 对波的干涉、衍射及多普勒效应的考查
重难突破 振动图像和波动图像的综合问题
考点1 简谐运动规律和图像描述 单摆测重力加速度
考点帮 必备知识通关
1.简谐运动的两种模型
(1)动力学特征:F回=-kx.“-”表示回复力的方向与位移的方向总是相反.(2)运动学特征:做变加速运动.①远离平衡位置的过程,由F=-kx=ma可知,x增大,F增大,a增大,但a与v反向,故v减小,动能减小.②靠近平衡位置的过程:由F=-kx=ma可知,x减小,F减小,a减小,但a与v同向,故v增大,动能增加.x、v、a均按正弦或余弦规律发生周期性变化.
②如图所示,振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P'(OP=OP')时,速度大小、动能、势能相等,相对于平衡位置的位移大小相等.③振子由P到O所用时间等于由O到P'所用时间,即tPO=tOP'.④振子往复运动过程中通过同一段路(如OP段)所用时间相等,即tOP=tPO.
4.四种振动类型的比较
考法帮 解题能力提升
示例1 [多选]如图所示,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动.以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y=0.1sin(2.5πt) m. t=0时刻,一小球从距物块h高处自由落下;t=0.6 s时,小球恰好与物块处于同一高度.取重力加速度的大小g=10 m/s2.以下判断正确的是A.h=1.7 mB.简谐运动的周期是0.8 sC.0.6 s内物块运动的路程是0.2 mD.t=0.4 s时,物块与小球运动方向相反E.t=0.6 s时,物块的位移是-0.1 m
思维导引：先根据振动方程计算出t=0.6 s时振子离开平衡位置的位移,再根据振子所处的位置确定小球做自由落体运动的位移.
示例2 [2016北京,15,6分]如图所示,弹簧振子在M、N之间做简谐运动.以平衡位置O为原点,建立Ox轴,向右为x轴正方向.若振子位于N点时开始计时,则其振动图像为
解析：振子在N点时开始计时,其位移为正向最大,并按余弦规律变化,故选项A正确.
归纳总结 简谐运动是以平衡位置O为位移起点的,确定初始位置及正方向是突破点,且要通过简谐运动的图像提取相关信息.1.质点在任一时刻的位移.2.质点的振幅A和周期T.3.各时刻质点的振动方向.判断方法:振动方向可以根据下一时刻位移的变化来判定.下一时刻位移若增大,质点的振动方向是远离平衡位置;下一时刻位移若减小,质点的振动方向是指向平衡位置.4.比较各时刻质点的加速度(回复力)的大小和方向.5.比较不同时刻质点的势能和动能的大小.质点的位移越大,它具有的势能越大,动能越小.
从图像读取x 的大小及方向
示例3 如图所示,单摆甲放在空气中,周期为T甲;单摆乙放在以加速度a向下做匀加速运动的电梯中,周期为T乙;单摆丙中摆球带正电,放在匀强磁场B中,周期为T丙;单摆丁中摆球带正电,放在匀强电场 E中,周期为T丁.单摆甲、乙、丙、丁中悬线长度、摆球大小与质量均相同,那么A.T甲>T乙>T丁>T丙 B.T乙>T甲=T丙>T丁C.T丙>T甲>T丁>T乙 D.T丁>T甲=T丙>T乙
感悟反思 单摆处在电场或磁场中时,由于摆球带电,摆球会受电场力或洛伦兹力,此时单摆的周期是否变化应从回复力的来源来看,如果除重力外的其他力参与提供回复力,则单摆的周期变化;若不参与提供回复力,则单摆的周期不变.
示例4 下列说法正确的是A.单摆在周期性外力作用下做受迫振动,其振动周期与单摆的摆长有关B.某学生用单摆测定重力加速度,处理数据时计算得到的数值偏大些,不可能是测量摆长时误加了小球直径C.单摆的周期随振幅的增大而增大D.当驱动力的频率等于系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫做共振
深度理解1.如图所示的共振曲线表示受迫振动的振幅A(纵坐标)随驱动力频率f(横坐标)的变化而变化的规律.驱动力的频率f跟振动系统的固有频率f0相差越小,振幅越大;驱动力的频率f等于振动系统的固有频率f0时,振幅最大.2.做受迫振动的系统机械能不守恒,系统与外界时刻进行着能量交换.
(1)组装单摆时,应在下列器材中选用 (选填选项前的字母). A.长度为1 m左右的细线B.长度为30 cm左右的细线C.直径为1.8 cm的塑料球D.直径为1.8 cm的铁球(2)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g= (用L、n、t表示).
示例5 [2015北京,21(2),15分]用单摆测定重力加速度的实验装置如图甲所示.
(3)下表是某同学记录的3组实验数据,并做了部分计算处理.请计算出第3组实验中的T= s, g= m/s2.
(4)用多组实验数据作出T2-L图像,也可以求出重力加速度g.已知三位同学作出的T2-L图线的示意图如图乙中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都过原点,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值.则相对于图线b,下列分析正确的是 (选填选项前的字母). A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长LB.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值
(5)某同学在家里测重力加速度.他找到细线和铁锁,制成一个单摆,如图丙所示.由于家里只有一根量程为30 cm的刻度尺.于是他在细线上的A点做了一个标记,使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程.保持该标记以下的细线长度不变,通过改变O、A间细线长度以改变摆长.实验中,当O、A间细线的长度分别为l1、l2时,测得相应单摆的周期为T1、T2.由此可得重力加速度g= (用l1、l2、T1、T2表示)
归纳总结 1.原理与操作
3.注意事项(1)摆长要待悬挂好球后再测,计算摆长时要将摆线长加上摆球半径.(2)单摆要在竖直平面内摆动,不要使之成为圆锥摆.(3)要从平衡位置开始计时,并数准全振动的次数.
高分帮 “双一流”名校冲刺
1.弹簧振子在振动的过程中,弹簧的形变量在时刻改变,弹力也在时刻改变.但当振子振动到两端处时其加速度一定是大小相等,方向相反的.2.根据振子振动到两端处时加速度大小相等、方向相反的特征,由牛顿第二定律,求出弹簧在这两种情况下的弹力,再利用轻弹簧上的弹力处处相等,分析弹簧另一端物体的受力,从而根据平衡条件得出此物体受到的其他力的变化规律.
示例6 如图所示,倾角为θ、表面光滑的斜面体固定在水平面上,底端有垂直斜面的挡板,劲度系数为k的轻质弹簧,下端拴接着质量为M的物体B,上端放着质量为m的物体P(P与弹簧不拴接).现沿斜面向下压P一段距离然后释放,它就沿斜面上下做简谐运动,振动过程中,P始终没有离开弹簧.试求:(1)P振动时振幅的最大值.(2)P以最大振幅振动时,B对挡板的最大压力.
(2)P以最大振幅振动时,由简谐运动的特点可知,P到达最低点时,弹簧的压缩量Δx'=2Δx.以B为研究对象,则B受到重力、斜面的支持力、挡板的支持力和弹簧沿斜面向下的压力,沿斜面的方向Nmax=Mgsin θ+k·Δx'联立得Nmax=Mgsin θ+2mgsin θ.
(1)产生条件:①要有做机械振动的波源;②要有传播机械振动的介质.(2)形成原因:介质中的质点受波源或邻近质点的驱动做受迫振动.(3)分类:①横波(质点的振动方向和波的传播方向相互垂直,凸起的最高处叫波峰,凹下的最低处叫波谷).②纵波(质点的振动方向和波的传播方向平行,质点分布最密的地方叫密部,分布最疏的地方叫疏部).
2.机械波的传播(1)介质依存性:机械波的传播离不开介质,机械波不能在真空中传播.(2)能量信息性:机械波是以振动的形式传播的,因此机械波可以传递能量和信息.(3)传播不移性:在波的传播方向上,各质点只在各自的平衡位置附近振动,并不随波定向迁移.(4)时空重复性:时间上的重复性——周期,空间上的重复性——波长.(5)周期、频率同源性:介质(包括不同介质)中各质点振动的周期和频率都等于振源振动的周期和频率,而且在传播过程中保持稳定.(6)起振同向性:各质点开始振动的方向与振源开始振动的方向相同.
3.描述机械波的物理量(1)波长λ:相对平衡位置的位移总是相等的两个相邻的质点间的距离.(2)周期T:波在介质中传播一个波长所用的时间.波的周期取决于波源.(3)波速v:波在单位时间内传播的距离.机械波的波速取决于介质,不同频率、相同性质的波在同一种介质中的波速相同,波速可用公式v=λf计算.4.波的干涉、衍射、多普勒效应(1)波的叠加:当两列波相遇时,每列波将保持原有的特性,即频率、振幅、波长、波速及振动方向均不变,继续按原来的方向传播,它们互不干扰.在两列波的重叠区域内,介质中的质点同时参与两种振动,其振动的位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和.
学习·理解 当缝、孔或障碍物的尺寸远小于波长时,尽管满足发生明显衍射的条件,但由于衍射波的能量很弱,也很难观察到波的衍射现象.
(3)干涉现象频率相同的两列波叠加时,某些区域的振幅增大、某些区域的振幅减小,这种现象叫做波的干涉,形成的图样叫做波的干涉图样.①产生稳定干涉图样的条件必须是两列同类的波,并且波的频率相同、相位差恒定.②关于加强点(区)和减弱点(区)
考法1 对质点振动方向和波的传播方向关系的判定
示例1 [多选]一简谐机械横波沿x轴负方向传播,已知波的波长为8 m,周期为2 s, t=1 s时刻波形如图1所示,a、b、d是波上的三个质点.图2是波上某一点的振动图像,则下列说法正确的是A.图2可以表示d质点的振动B.图2可以表示b质点的振动C.a、b两质点在t=1.5 s时速度大小相同D.该波传播速度为v=4 m/sE.t=0时b质点速度沿y轴正方向
方法解读 波的传播方向与质点振动方向的互判方法
不管用什么方法判定简谐横波的传播方向和质点的振动方向都要注意,介质中各个质点在垂直于波的传播方向上、各自的平衡位置附近振动.
示例2 [多选]一列横波在某时刻的波形图如图中实线所示,经2×10-2 s后的波形图如图中虚线所示,则该波的波速v和频率f可能是A.v为5 m/s B.v为35 m/sC.f为50 Hz D.f为37.5 Hz
归纳总结 解决机械波的多解问题从三方面考虑1.时间的周期性每经过nT,质点完成n次全振动回到原来的状态,在时间上形成多解,多解通式为t=nT+Δt.2.空间的周期性在波形图上,相距nλ的质点振动状态完全一致,在空间上形成多解,多解通式为x=nλ+Δx.3.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.
示例3 [2017全国Ⅰ,34(1),5分]如图(a),在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0,-2).两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示.两列波的波速均为1.00 m/s.两列波从波源传播到点A(8,-2)的路程差为 m,两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互 (填“加强”或“减弱”),点C(0,0.5)处质点的振动相互 (填“加强”或“减弱”).
图(a) 图(b) 图(c)
感悟反思1.巧解图像问题求解波动图像与振动图像综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法.(1)分清振动图像与波动图像.此问题最简单,只要看清横坐标即可,横坐标为x则为波动图像,横坐标为t则为振动图像.(2)看清横、纵坐标的单位,尤其要注意单位前的数量级.(3)找准波动图像对应的时刻.(4)找准振动图像对应的质点.
相关课件
高考物理一轮复习课件专题八机械振动和机械波 (含解析)： 这是一份高考物理一轮复习课件专题八机械振动和机械波 (含解析)，共60页。
2021届高考物理一轮复习课件：专题8机械振动和机械波： 这是一份2021届高考物理一轮复习课件：专题8机械振动和机械波，共70页。
高中物理高考 高考物理一轮复习专题课件 专题14+机械振动与机械波（全国通用）： 这是一份高中物理高考 高考物理一轮复习专题课件 专题14+机械振动与机械波（全国通用），共48页。PPT课件主要包含了－kx，自由伸长，Asinωt＋φ，平衡位置，最大位移处，周期性，波源的，振动方向，传播方向，干涉图样等内容，欢迎下载使用。
