高考物理大一轮复习第十四章振动和波光相对论第38讲机械波课件.ppt

,振动和波 光 相对论(选修34),第十四章,第38讲 机械波,栏目导航,1机械波的形成和传播 (1)产生条件 有_.有_，如空气、水、绳子等 (2)传播特点 传播_、能量和信息 质点不_ 介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与_相同 2机械波的分类 横波和纵波,波源,介质,振动形式,随波迁移,波源,3描述机械波的物理量 (1)波长 在波动中，振动相位总是_的两个相邻质点间的距离用“”表示 (2)频率f 在波动中，介质中各质点的振动频率都是相同的，都等于_的振动频率 (3)波速v、波长和频率f、周期T的关系 公式：v_ 机械波的速度大小由_决定，与机械波的频率无关,相同,波源,f,介质,4波的图象 (1)坐标轴 横轴表示各质点的_位置，纵轴表示该时刻各质点的_,平衡,(2)图象的意义 表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开_位置的位移 (3)图象的应用 直接读取_和_，以及该时刻各质点的位移 确定某时刻各质点加速度的_，并能比较其大小 结合波的传播方向可确定各质点的振动_或由各质点的振动方向确定波的_,位移,平衡,振幅,波长,方向,方向,传播方向,5波的干涉和衍射现象 多普勒效应 (1)波的干涉和衍射,相同,尺寸,干涉图样,绕过障碍物,(2)多普勒效应 条件：声源和观察者之间有_； 现象：观察者感到_发生变化； 实质：声源频率不变，观察者接收到的_变化,相对运动,频率,频率,1判断正误 (1)在机械波传播过程中，介质中的质点随波的传播而迁移( ) (2)通过波的图象可以找出任一质点在该时刻的位移( ) (3)机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同( ) (4)机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍( ) (5)波速表示介质中质点振动的快慢( ) (6)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象( ) (7)一切波都能发生衍射现象( ) (8)多普勒效应说明波源的频率发生变化( ),×,×,×,×,×,2(多选)关于机械波的形成，下列说法中正确的是( ) A物体做机械振动，一定产生机械波 B后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步 C参与振动的质点都有相同的频率 D机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递,BC,3如图所示，是一列沿着x轴正方向传播的横波在t0时刻的波形图，已知这列波的周期T2.0 s下列说法正确的是( ) A这列波的波速v2.0 m/s B在t0时，x0.5 m处的质点速度为零 C经过2.0 s，这列波沿x轴正方向传播0.8 m D在t0.3 s时，x0.5 m处的质点的运动方向为y轴正方向,D,一 对波动图象的理解与应用,波的传播方向与质点振动方向的互判方法,例1(多选)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4 m/s.某时刻波形如图所示，下列说法正确的是( ) A这列波的振幅为4 cm B这列波的周期为1 s C此时x4 m处质点沿y轴负方向运动 D此时x4 m处质点的加速度为零 E从此时开始5 s后x4 m处的质点沿y轴负方向运动,DE,振动图象与波动图象的比较,二 振动图象和波动图象的综合应用,巧解波动图象与振动图象综合类问题 (1)分清振动图象与波动图象只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波动图象，横坐标为t则为振动图象 (2)看清横、纵坐标的单位，注意单位前的数量级 (3)找准波动图象对应的质点 (4)找准振动图象对应的时刻,例2(多选)图甲为一列简谐横波在t0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置在x1.0 m处的质点，Q是平衡位置在x4.0 m处的质点；图乙为质点Q的振动图象下列说法正确的是( ) A在t0.10 s时，质点Q向y轴正方向运动 B在t0.25 s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同 C从t0.10 s到t0.25 s，该波沿x轴负方向传播了6 m D从t0.10 s到t0.25 s，质点P通过的路程为30 cm E质点Q简谐运动的表达式为y0.10sin 10t (国际单位制),BCE,1造成波动问题多解的主要因素 (1)周期性 时间周期性：时间间隔t与周期T的关系不明确； 空间周期性：波传播距离x与波长的关系不明确 (2)双向性 传播方向双向性：波的传播方向不确定； 振动方向双向性：质点振动方向不确定 (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,三 波的多解问题,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t或x，若此关系为时间，则tnTt (n0,1，2，)；若此关系为距离，则xnx(n0,1,2，),例3(2017·湖南长沙长郡中学月考)一列简谐横波图象如图所示，t1时刻的波形如图中实线所示，t2时刻的波形如图中虚线所示，已知tt2t10.5 s (1)求这列波的可能的波速表达式； (2)若波向左传播，且3Tt4T，则波速为多大？ (3)若波速v68 m/s，则波向哪个方向传播？ 思维导引本题产生多解的原因： 一是由于波的传播方向的双向性； 二是由于波的空间周期性,答案 (1)见解析 (2)60 m/s (3)向右,四 波的干涉和衍射 多普勒效应,(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多普勒效应 (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,例4(多选)如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷图中所标的a、b、c、d四点中d点到两波源距离相等，下列说法中正确的有 ( ),BC,解析 该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，因为它们分别是波峰与波谷、波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点，从图中可以看出，d是S1、S2连线的中垂线上的一点，到S1、S2的距离相等，所以两列波在任何时刻在该点的振动方向和位移均同向，由叠加原理得该点必然为振动最强点在干涉现象中，振动加强点和减弱点是固定的，不随时间的延伸而变化，即加强点始终加强，减弱点始终减弱故选项B、C正确,例5(多选)如图甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，据图乙下列关于女同学的感受的说法正确的是( ),AD,A女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高 B女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高 C女同学在点C向右运动时，她感觉哨声音调不变 D女同学在点C向左运动时，她感觉哨声音调变低 解析 女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都会感到哨声音调变高；反之，女同学向左运动时，她感到音调变低，选项A、D正确，B、C错误,1(多选)下列选项利用了多普勒效应的是( ) A利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度 B交通警察车向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理 C铁路工人把耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况 D有经验的战士利用炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去 解析 铁路工人趴在铁轨上听火车运动情况属于利用固体传声较快的特点，不是利用多普勒效应，选项C错误,ABD,2利用发波水槽得到的水面波形如图甲、乙所示，则( ) A图甲、乙均显示了波的干涉现象 B图甲、乙均显示了波的衍射现象 C图甲显示了波的干涉现象，图乙显示了波的衍射现象 D图甲显示了波的衍射现象，图乙显示了波的干涉现象 解析 波绕过障碍物传播的现象叫波的衍射现象波的干涉现象是由波的叠加产生的，干涉图象的特点是振动加强区与减弱区有规律地分布因此题图甲显示了波的衍射现象，题图乙显示了波的干涉现象，故选项D正确,D,3(多选)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t0时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3 m已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s下列说法正确的是( ) A波速为4 m/s B波的频率为1.25 Hz Cx坐标为15 m的质点在t0.6 s时恰好位于波谷 Dx坐标为22 m的质点在t0.2 s时恰好位于波峰 E当质点P位于波峰时，x坐标为17 m的质点恰好位于波谷,BDE,4平静湖面传播着一列水面波(横波)，在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下30次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰这列水面波( ) A频率是30 Hz B波长是3 m C波速是1 m/s D周期是0.1 s,C,5图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为xa2 m和xb6 m，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象下列说法正确的是( ) A该波沿x方向传播，波速为1 m/s B质点a经4 s振动的路程为4 m C此时刻质点a的速度沿y方向 D质点a在t2 s时速度为零,D,解析 从题图乙看出，质点b从0时刻起由平衡位置向上振动，结合题图甲可判断出波沿x方向传播，选项A错误质点a从0时刻由平衡位置向y方向振动，选项C错误从图乙看出，各质点的振动周期T8 s，在t2 s时，质点a运动到负方向最大位移处，瞬时速度为零，选项D正确经过4 s，质点a运动半个周期，路程s2A1 m，选项B错误,例1(2017·浙江金华检测·6分)(多选)下列说法正确的是( ) A任意两列波相遇时都会叠加 B任意两列波相遇都能产生干涉现象 C在振动减弱的区域，各质点都处于波谷 D在振动加强区域，有时质点的位移等于零,答题送检····································来自阅卷名师报告,解析 任意两列波相遇时都会产生叠加，相遇区里质点遵循矢量合成法则，只有频率相同的两列波相遇后才会产生干涉现象在振动加强的区域里，两列波引起质点的振幅等于两列波振幅之和，使振动加剧，这些质点始终在振动，自然会有一时刻的位移为零同理，振动减弱区域里，质点的位移也有一时刻为零 答案 AD,1(多选)两个不等幅的脉冲波在均匀介质中均以1.0 m/s的速率沿同一直线相向传播，t0时刻的波形如图所示，图中小方格的边长为0.1 m则以下不同时刻，波形正确的是( ),ABD,解析 脉冲波在介质中传播，xvt，当t0.3 s时，两脉冲波各沿波的传播方向传播0.3 m，恰好相遇，故选项A正确当t0.4 s、0.5 s、0.6 s时，两脉冲波各沿波的传播方向传播0.4 m、0.5 m、0.6 m，由波的叠加原理可知选项B、D正确，C错误,2(多选)一波源在绳的左端发出半个波，频率f1，振幅A1；当此波源刚起振时绳右端的另一波源也恰好起振，发出半个波，频率f2(f2f1)，振幅A2，P为绳的中点，如图所示下列说法错误的是( ) A两列波同时到达P点 B两列波相遇时P点波峰值可达到A1A2 C两列波相遇再分开后，各自保持原波形传播 D因频率不同，这两列波相遇不能叠加 解析 因两波源同时起振，形成的都是绳波，波速相同，因此两列波同时到达P点，选项A正确；因f2f1，有21，当的波峰传至P点时，的波峰已过了P点，即两波峰在P点不会相遇、根据波的叠加原理，P点的波峰值不可达到A1A2，选项B错误，选项C正确，因波的叠加没有条件，故选项D错误,BD,答案 (1)x(50300n) cm，(n0，±1，±2，) (2)0.1 s,