适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第7章机械振动和机械波第2讲机械波课件

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一、机械波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　形式　和　能量　,质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动,并不随波　迁移　。 (2)介质中各质点的振幅相同,振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同。 波的传播方向上各质点起振的方向与波源的起振方向相同(3)一个周期内,质点完成一次全振动,通过的路程为4A,位移为　零　。 　　　　　　　 　个周期内,振动质点通过的路程不一定为A
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　垂直　的波,有　波峰　(凸部)和　波谷　(凹部)。 (2)纵波:质点的振动方向与波的传播方向在　同一直线　上的波,有　密　部和　疏　部。 
4.波速、波长和频率的关系(1)波长λ在波动中,振动相位总是　相同　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　介质　本身的性质决定。 (3)频率f由波源决定,等于波源的　振动频率　。 (4)波长、波速和频率(周期)的关系
5.横波的图像(1)坐标轴:横轴表示各质点的　平衡位置　,纵轴表示该时刻各质点的　位移　。 (2)意义:表示在波的传播方向上,某时刻各质点离开　平衡位置　的位移。(3)图像
易错辨析·判一判(1)在机械波的传播中,各质点随波的传播而迁移。(　×　)(2)机械波的频率等于振源的振动频率。(　√　)(3)机械波的传播速度与振源的振动速度相等。(　×　)(4)机械波在介质中传播的速度由介质本身决定。(　√　)(5)质点振动的方向总是垂直于波传播的方向。(　×　)(6)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。(　√　)
二、波的干涉和衍射现象　多普勒效应1.波的干涉和衍射
2.多普勒效应(1)条件:声源和观察者之间有　相对运动　。 (2)现象:观察者感到　频率　发生变化。 (3)实质:声源频率　不变　,观察者接收到的频率　变化　。 易错辨析·判一判(7)火车鸣笛减速向我们驶来时,我们听到的笛声频率将比声源发声的频率低。(　×　)(8)两列波发生干涉时,加强区的质点一直处于最大位移处。(　×　)
1.波的图像信息(1)直接读取振幅A和波长λ,以及该时刻各质点的位移。(2)确定某时刻各质点加速度的方向,并能比较其大小。(3)结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向。
3.波的传播方向与质点的振动方向的判断方法
对点演练1.(2022辽宁卷)一列简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻的波形如图所示,关于质点P的说法正确的是(　　)A.该时刻速度沿y轴正方向B.该时刻加速度沿y轴正方向
解析 波沿x轴正向传播,由“同侧法”可知,该时刻质点P的速度方向沿y轴正方向,由简谐运动中加速度与位移的关系知加速度沿y轴负方向,选项A正确,B错误;在该时刻质点P不在特殊位置,则在 周期内的路程不一定等于A,选项C错误;质点只能在自己平衡位置附近振动,而不随波迁移,选项D错误。
2.(多选)图甲中的B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波,遇到人体组织会产生不同程度的反射,探头接收到的超声波信号由计算机处理,从而形成B超图像。图乙为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像,t=0时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为1×107 Hz。下列说法正确的是(　　)A.血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为1.4×103 m/sB.质点M开始振动的方向沿y轴正方向C.t=1.25×10-7 s时质点M运动到横坐标x=3.5×10-4 m处D.0~1.25×10-7 s内质点M的路程为2 mm答案 AD
解析 由题图乙知波长λ=14×10-2 mm=1.4×10-4 m,由v=λf得波速v=1.4×10-4 m×1×107 Hz=1.4×103 m/s,故A正确;由上下坡法可得,质点M开始振动的方向沿y轴负方向,故B错误;质点M只会在自己的平衡位置周期
典例1.(2022河北模拟预测)图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图,图乙为该波中平衡位置坐标为x=6 m处质点P的振动图像,则下列说法正确的是(　　)A.该波的传播方向沿x轴正方向B.在t=0.5 s时刻,图甲中质点P相对平衡位置的位移为10 cmC.在t=1 s时刻,平衡位置在x=5 m处的质点的位移为10 cmD.从t=0时刻开始至t=6 s时刻结束,在这段时间内,平衡位置在x=5 m处的质点通过的路程为120 cm答案 D
对点演练3.(多选)(2022山东卷)一列简谐横波沿x轴传播,平衡位置位于坐标原点的质点振动图像如图所示。当t=7 s时,简谐波的波形可能正确的是(　　)
4.(2023广东广州模拟)渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在t=0时的波形图如图甲所示,图乙为质点P的振动图像,则(　　)A.该波沿x轴负方向传播B.0~1 s时间内,质点P沿x轴运动了1.6 cmC.该波的波速为1.6 m/sD.在任意1 s的时间内,质点P运动的路程一定是2 m答案 D
解析 由题图乙知t=0时质点P位于平衡位置沿y轴正向振动,由题图甲根据波的平移法知该波沿x轴正方向传播,故A错误;质点P不随波迁移,不沿x轴运动,故B错误;由题图甲知该波的波长λ=1.6×10-2 m,由题图乙知该波的周
1.造成波的多解问题的主要因素(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。(3)波形的隐含性在波的多解问题中,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。
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Δt或Δx,若时间关系不明确,则有t=nT+Δt(n=0,1,2,…);若距离关系不明确,则有x=nλ+Δx(n=0,1,2,…)。步骤如下:(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;
典例2.(2022青海海东二模)一列简谐横波在x轴上传播,a、b是x轴上相距xab=6 m的两质点。t=0时,b质点正好到达正方向最大位移处,且b质点到x轴的距离yb=5 cm,而此时a质点恰好经过平衡位置向下运动。已知这列波的频率f=10 Hz。(1)求经过时间t1=1 s,a质点运动的路程s。(2)若xab大于一个波长,求该波的波速v。答案 (1)2 m　(2)见解析
对点演练5.一列沿x轴正方向传播的简谐横波如图所示,实线为t=0时刻的波形图,虚线为t=0.6 s时刻的波形图,由图判断下列波速不可能的是(　　)
1.波的干涉中振动加强点和减弱点的判断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距离之差Δr。(1)当两波源振动步调一致时若Δr=nλ(n=0,1,2,3,…),则振动加强;
2.波的衍射现象是指波能绕过障碍物继续传播的现象,产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长。3.多普勒效应的成因分析(1)接收频率:观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。(2)当波源与观察者相互靠近时,观察者接收到的频率变大,当波源与观察者相互远离时,观察者接收到的频率变小。
对点演练6.(2023江苏扬州模拟)医学上利用超声波进行身体检查,探头发出一定频率的超声波,指向需要检查的部位,超声波射入人体后,在机体的组织器官形成反射波,回声返回到探头,经过信号转换之后形成影像,用于诊断。下列说法正确的是(　　)A.超声波在空气中传播时,质点的振动方向与传播方向垂直B.为提高成像分辨力,应使超声波的波长比探测目标小得多C.若被检界面向探头运动,回声频率比发射频率降低D.进行超声探测时,探头与人体表面间需留有空隙答案 B
解析 超声波在空气中传播时,质点的振动方向与传播方向平行,A错误;为提高成像分辨力应使超声波不能发生明显衍射现象,所以超声波波长比探测目标小得多,B正确;根据多普勒效应,若被检界面向探头运动,回声频率比发射频率升高,C错误;进行超声探测时,探头与人体表面间不需留有空隙,超声检查时,探头与病人皮肤之间的空气将阻碍超声波传入人体,为获得高质量的清晰图像,需要使用液性传导介质来连接探头与病人体表,这种介质就是常用的超声耦合剂,D错误。