江苏版高考物理一轮复习第12章第2节机械波课件

这是一份江苏版高考物理一轮复习第12章第2节机械波课件，共60页。PPT课件主要包含了链接教材·夯基固本，机械波的分类，细研考点·突破题型，两种图像的比较等内容，欢迎下载使用。
一、机械波的形成与传播1．机械波的形成条件(1)有发生机械振动的______。(2)有传播______，如空气、水、绳子等。2．传播特点(1)传播振动形式、______和信息。(2)质点不____________。(3)介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源______。
二、描述机械波的物理量1．波长λ：在波的传播方向上，振动相位总是______的两个相邻质点间的距离，用“λ”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：波的传播速度，由______决定，与波源______。
三、机械波的图像1．坐标轴x轴：各质点____________的连线。y轴：沿质点振动方向，表示质点的______。2．物理意义：表示介质中各质点在某一时刻相对各自____________的位移。
3．图像形状：简谐波的图像是______(或余弦)曲线，如图所示。
四、波的衍射1．定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象。2．发生明显衍射的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长____________，或者__________时，才会发生明显的衍射现象。
五、波的干涉1．波的叠加原理：几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的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位移的矢量和。2．波的干涉(1)定义：频率相同的两列波叠加时，某些区域的振动______、某些区域的振动______，这种现象叫波的干涉。(2)条件：两列波的频率相同。3．干涉和衍射是波特有的现象，波同时还可以发生反射、折射。
六、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：波源频率______，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、易错易误辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(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)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)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象。(　　)(6)一切波都能发生衍射现象。(　　)(7)多普勒效应说明波源的频率发生变化。(　　)
二、教材习题衍生1．(波的形成和传播)将较长的绳一端固定在墙上，另一端用手捏住以恒定振幅上下持续振动，产生的绳波沿绳自左向右传播，图示时刻，波形刚好传播到A点。下列判断正确的是(　　)
A．手的起振方向向下B．若减小手的振动频率，绳波的传播速度不发生变化C．若增大手的振动频率，绳波的波长将增大D．若停止手的振动，绳中波形立即消失
2.(波的图像)一列横波在x轴上传播，在某时刻波形图如图所示，已知此时质点E的运动方向向下，则(　　)A．此波沿x轴正方向传播B．质点C此时向下运动C．质点A将比质点B先回到平衡位置D．质点D的振幅为零
3．(波的干涉、衍射和多普勒效应)下列说法正确的是(　　)A．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B．当波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象C．当两列波发生干涉时，振动加强点的位移始终最大D．当波源的频率发生变化时，就会发生多普勒效应现象
A　[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，A正确；只有当缝、孔或障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时，才能发生明显的衍射现象，B错误；在干涉现象中，振动加强点的位移可以最大，也可以最小，即为零，C错误；多普勒效应是观察者与波源有相对运动时，接收到的波频率会发生变化，但波源的频率不变，D错误。]
1．(2023·南京模拟)研究人员发现大象也有自己的“语言”，某研究小组录下野象“语言”交流时发出的声音，发现以3倍速度快速播放录音时，能听到比正常播放时更多的声音。播放速度变为原来的3倍时，则(　　)A．播出声波的频率变为原来的3倍　B．播出声波的周期变为原来的3倍　C．播出声波的波速变成原来的3倍　D．播出声波的波长变为原来的3倍
考点1　波的形成与传播与波的图像
2.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．波Ⅱ的波长为4 mC．N点的振动周期为2 sD．t＝3 s时，N点恰好处于波谷
B　[OM之间的波向左传播，O点正通过平衡位置向上运动，则O点左侧为波谷；OM之间有一个波谷，即：
同一波源的频率相同，故N点的振动周期为4 s，故A、C错误；波Ⅱ的波长为λ2＝v2T＝4 m，故B正确；
3.一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0和t＝0.20 s时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期T＞0.20 s。下列说法正确的是(　　)A．波速为0.80 m/sB．波长为0.08 mC．x＝0.08 m的质点在t＝0.70 s时位于波峰　D．若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s，则它在该介质中的波长将变为0.32 m
若此波传入另一介质中，频率不变，则周期不变，其波速变为0.80 m/s，则它在该介质中的波长为λ＝vT＝0.8×0.4 m＝0.32 m，故D正确。]
4．(2023·海州高级中学检测)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
(1)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。(2)介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。(3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可能改变，但频率和周期都不会改变。
考点2　波动图像和振动图像的理解及应用
2.波的传播方向与质点的振动方向的判断方法
甲　　　　　　　　乙(1)波速及波的传播方向；(2)质点Q的平衡位置的x坐标。
(2)根据同侧法、微平移法等判断波的传播方向或质点的振动方向。(3)根据振动图像写出质点振动的一般方程y＝Asin ωt，判断质点的位置。
[答案]　(1)0.18 m/s　波沿x轴负方向传播(2)9 cm
[跟进训练]1．(2023·江都中学检测)如图所示，图甲是 t＝5 s时刻一简谐横波沿x轴正方向传播的波形图，图乙为这列波上某质点的振动图像，则(　　)A．该列波的波速为4 m/sB．图乙可能是质点b的振动图像C．质点c的振动方程为y＝6sin(πt＋π) cmD．t＝10 s时，a点的振动方向向下
2．图甲为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置为x＝1 m处的质点，Q是平衡位置为x＝8 m处的质点，图乙为质点Q的振动图像，则(　　)甲　　　　　　　　乙
A．该波一定沿x轴正方向传播B．该波一定沿x轴负方向传播C．t＝0.15 s时，质点P的运动方向沿y轴正方向D．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点Q通过的路程为6 m
1．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：波传播的距离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。
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，…)。
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。
[典例1]　如图所示是在竖直方向上振动并沿水平方向传播的简谐横波，实线是t＝0时刻的波形图，虚线是t＝0.2 s 时刻的波形图。(1)若波沿x轴负方向传播，求它传播的速度；(2)若波沿x轴正方向传播，求它的最大周期；(3)若波速是25 m/s，求t＝0时刻P点的运动方向。
思路点拨：解此题按以下思路：(1)知道两个时刻波的图像，根据周期性，得出波传播距离的通项关系式。(2)根据波的传播方向和波形得出传播时间的通项关系式。
[解析]　(1)由图知，该波的波长为λ＝4 m
[答案]　(1)(20n＋15)m/s(n＝0,1,2,3，…)(2)0.8 s　(3)沿y轴负方向
1．时间的周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确。2．空间的周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确。
[典例2]　(2022·苏北七市高三三模)有两列简谐横波a、b在同一介质中分别沿x轴正方向和负方向传播。两列波在t＝0时刻的波形曲线如图所示，已知a波的周期Ta＝0.5 s，求：(1)两列波的传播速度；(2)从t＝0时刻开始，最短经过多长时间x＝0.5 m的质点偏离平衡位置的位移为0.16 m?
联立解得5m－8n＝3 (式中m、n均为正整数)分析知，当m＝7 ，n＝4 时，x＝0.5 m的质点偏离平衡位置的位移为0.16 m时经过时间最短
解得t＝3.6 s。[答案]　(1)5 m/s　(2)3.6 s
在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点的振动情况，而其余信息均处于隐含状态。这样，波形就有多种可能情况，形成波动问题的多解。
[跟进训练]1．(2021·江苏省新高考适应性考试)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时的波动图像如图1所示，图2为质点P的振动图像，则(　　)图1　　　　　　图2
A．该波的波速为1.5 m/sB．该波沿x轴负方向传播C．0～1 s时间内，质点P沿x轴运动了1.5 mD．0～1 s时间内，质点P运动的路程为2 m
2.如图所示是一列简谐横波在t＝0 时刻的波动图像。如果此时刻质点P的运动方向沿y轴负方向，且经过0.35 s质点P恰好第3次到达y轴正方向最大位移处。设波的周期为T，波速为v，则(　　)A．波沿着x轴负向传播B．波的周期T＝0.175 sC．波的波速为v＝2 m/s
(1)假设波向x轴正方向或负方向传播。(2)由题目提供的波形变化等条件列出传播距离或传播时间与波长、周期等相关的通式。(4)分析题目中有没有其他限制条件，判断通过关系通式得到的多解能否变为有限个解或唯一解。
1.(波的衍射)如图所示是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述不正确的是(　　)
考点4　波的干涉、衍射和多普勒效应
A．此时能观察到明显的波的衍射现象B．挡板前后波纹间距离相等C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象
2．(波的干涉)(2021·江苏省南菁高级中学高三期中)如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇。图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是(　　)
A．a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱B．a点位移始终处于最大位置C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换
A　[由图可知，a点是波谷与波谷相遇点，c点是波峰与波峰相遇，而b、d点是波峰与波谷相遇，当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强，当波峰与波谷相遇时振动减弱，故A正确；a点为振动加强点，但并不是始终处于最大位移处，而是在平衡位置附近振动，故B错误；振动加强和减弱区位置是固定不变的，故C错误；由波动过程可知，经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰，故D错误。]
A．b点的振动总是最强，a、c两点的振动总是最弱B．b点的振动总是最弱，a、c两点的振动总是最强C．a、b、c三点的振动都总是最强D．a、b、c三点的振动都是有时最强有时最弱
4．(多普勒效应)(2023·扬州中学高三模拟)如图所示，静止的雷达测速仪a发射频率为f0的超声波，该超声波被迎面驶来的汽车b反射后，又被a接收到，则(　　)A．a接收到b的反射波频率等于f0B．a的发射波与b的反射波相遇会发生干涉C．反射波在空气中的传播速度与b运动速度有关D．a根据接收到的反射波的频率可确定b的速度
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距离之差Δr。①当两波源振动步调一致时若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动加强；
(2)图像法：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．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。