人教版高考物理一轮复习第13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13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课件主要包含了知识点1，机械波，波源的，同一直线，知识点2，横波的图像，平衡位置，振幅A，波长λ，振动方向等内容，欢迎下载使用。

1 知识梳理·双基自测
1．机械波的形成条件(1)有发生机械振动的波源。(2)有传播介质，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_________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_____，位移为零。
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_______。
1．横波的图像(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)图像
(4)应用①直接读取________和________，以及该时刻各质点的_______。②确定某时刻各质点加速度_______，并能比较大小。③结合波的传播方向可确定各质点的___________或由各质点的振动方向确定波的___________。
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。(3)频率f：由波源决定，等于波源的___________。(4)波长、波速和频率的关系①v＝_____；②v＝_____。
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_______________。
2．波的干涉和衍射：注意：发生衍射是无条件的，发生明显衍射是有条件的。
3．多普勒效应：(1)定义：由于波源和观察者之间有___________，使观察者感受到波的频率___________的现象。(2)实质：声源频率_______，观察者接收到的频率___________。(3)规律：①波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的___________；②波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的___________；③波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率_______波源的频率。
一、堵点疏通1．在水平方向传播的波为横波。(　　)2．在机械波中各质点不随波的传播而迁移。(　　)3．通过波的图像可以找出任一质点在任意时刻的位移。(　　)4．机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同。(　　)5．机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍。(　　)6．波速表示介质中质点振动的快慢。(　　)
×　√　×　√　××　
7．两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象。(　　)8．一切波都能发生衍射现象。(　　)9．多普勒效应说明波源的频率发生变化。(　　)
二、对点激活1．(多选)关于机械振动与机械波下列说法正确的是(　　)A．机械波的频率等于振源的振动频率B．机械波的传播速度与振源的振动速度相等C．机械波在介质中传播的速度由介质本身决定D．在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离E．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向
2．(多选)如图所示，列车上安装一个声源，发出一定频率的乐音。当列车与观察者都静止时，观察者记住了这个乐音的音调。在以下情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来降低的是(　　)A．观察者静止，列车向他驶来B．观察者静止，列车离他驶去C．列车静止，观察者靠近列车D．列车静止，观察者远离列车
[解析]　根据多普勒效应，当观察者与声源相互靠近时，观察者接收到的频率大于声源发出的频率；当观察者与声源相互远离时，观察者接收到的频率小于声源发出的频率，故A、C错误，B、D正确。
3．(多选)一列沿x轴方向传播的简谐机械横波，波速为 2.0 m/s。某时刻的波形如图所示，下列说法正确的是(　　)A．这列波的周期为5.0 sB．此时x＝4 m处的质点加速度达到最大值C．此时x＝6 m处的质点一定沿y轴正方向振动D．从此时起再经6 s，x＝8 m处的质点的位移为－5 cmE．质点P的加速度方向与相对平衡位置的位移方向相反
2 核心考点·重点突破
3．波的传播方向与质点的振动方向的判断方法
(2019·北京，13)一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则(　　)A．此刻a的加速度最小B．此刻b的速度最小C．若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动D．若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置
〔变式训练1〕(2020·浙江选考)(多选)如图所示，两种不同材料的弹性细绳在O处连接，M、O和N是该绳上的三个点，OM间距离为7.0 m，ON间距离为5.0 m。O点上下振动，则形成以O点为波源向左和向右传播的简谐横波Ⅰ和Ⅱ，其中波Ⅱ的波速为1.0 m/s。t＝0时刻O点处在波谷位置，观察发现5 s后此波谷传到M点，此时O点正通过平衡位置向上运动，OM间还有一个波谷。则(　　)A．波Ⅰ的波长为4 mB．N点的振动周期为4 sC．t＝3 s时，N点恰好处于波谷D．当M点处于波峰时，N点也一定处于波峰
波动图像与振动图像综合
A．质点Q的振动图像与图(b)相同B．在t＝0时刻，质点P的速率比质点Q的大C．在t＝0时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的大D．平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图(b)所示E．在t＝0时刻，质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大[答案]　CDE
1．造成波动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，…)。
(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，则在t＋0.5 s时刻，质点b、P的位移相同E．若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
解题的一般思路有如下情况：(1)波的空间周期性。在波的传播方向上，相距为波长整数倍的多个不同质点的振动情况完全相同，它们之间的距离为波长的整数倍。(2)波的时间周期性。由波的特性可知，波在t＝nT时间内，向外传播Δx＝nλ的距离，所以经过整数倍周期时，其波形图线完全相同。(3)波的双向性。若题中没有已知波的传播方向，也无法由题意确定波的传播方向，则在解题时要注意考虑波的传播方向的不确定性。
波的干涉中振动加强点和减弱点的判断(1)图像法：在某时刻的波形图上，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，这就是干涉图样，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。
波的干涉、衍射、多普勒效应
[解析]　本题考查波的叠加问题。图中a点为波谷与波谷相遇，b点为波峰与波峰相遇，a、b两点速度均为零，a、b连线中点质点在平衡位置振动速度最大，在a、b连线上为振动加强区，振动始终加强，每个点的振幅都为2A，c、d两点振动始终减弱，振幅为零，即质点静止，故B、E错误，A、C、D正确。
波的叠加满足矢量法则，当振动情况相同则相加，振动情况相反则相减，且两列波互不干扰。例如当该波的波峰与波峰相遇时，此处相对平衡位置的位移为振幅的二倍；当波峰与波谷相遇时此处的位移为零。判断振动加强或减弱的条件：振幅最大的点为振动加强点，振幅最小的点为振动减弱点。需要特别指出的是：(1)振动加强点的振幅一定大于振动减弱点的振幅；(2)振动加强点的位移不一定大于振动减弱点的位移。本题在判断振动位置及振动速度大小时容易出错。
对振动加强、减弱理解不透彻引起错解
〔变式训练4〕如图(a)所示，在xy平面内有两个沿垂直于纸面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(b)　　　　　　　　　图(c)
3 2年高考·1年模拟
2．(2020·全国Ⅲ理综·34(1))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_________(填“正方向”或“负方向”)。
3．(1)(2020·全国Ⅰ理综·34(1))(多选)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
[解析]　本题考查光、机械波、多普勒效应。光的传播速度大于声的传播速度，故雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声，与多普勒效应无关，A错误；超声波被血管中的血液反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化，是多普勒效应的体现，B正确；列车远去时观察者接收到的汽笛声频率变小，音调会变低，是多普勒效应的体现，C正确；机械波的传播速度与介质有关，故同一声源发出的声波在空气和水中的传播速度不同，与多普勒效应无关，D错误；天文学上观察到双星光谱随时间的周期性变化的原因是双星与观察者之间的距离随时间周期性变化，观察者接收到的光谱的频率周期性变化，是多普勒效应的体现，E正确。