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高中物理人教版 (新课标)选修32 波的图象复习课件ppt
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这是一份高中物理人教版 (新课标)选修32 波的图象复习课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了同一条直线上，两种图象的比较，相差不多，比波长更小，相对运动，答案D，答案C，答案A，答案B，答案4个等内容，欢迎下载使用。
一、机械波的形成和传播特点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、水等．
2．传播特点(1)传播振动形式、传递 ．(2)质点不随波迁移．
3．分类(1)横波：振动方向与传播方向 ，传播中形成波峰和波谷．(2)纵波：振动方向和传播方向在 ，传播中形成密部和疏部．
[特别提醒] (1)机械波由一种介质进入另一种介质时，频率不发生变化．(2)机械波的波速完全由介质决定，同种介质中不同频率的机械波传播速度相同．
二、波的干涉和衍射现象
[特别提醒] 波的干涉和衍射现象是波特有的现象．任何波均能发生衍射，只不过明显程度不同；两列波欲发生干涉，必须满足干涉条件．
三、多普勒效应1．多普勒效应：由于波源和观察者之间有 ，使观察者感觉到频率的变化的现象．
2．当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率 ；如果二者远离，观察者接收到的频率 ．
1．下列关于简谐运动和简谐波的说法，正确的是 ( )A．媒质中质点振动的周期可能不等于相应的波的周期B．媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等C．波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致D．横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点 振幅的两倍
解析：波传播过程中每个质点都在前面质点的驱动力作用下做受迫振动，A错误．波速是波在介质中传播的速度，在同种均匀介质中波速是个常量；质点振动速度随质点振动所处位置不断变化，B、C错误．波峰、波谷分别是平衡位置上方、下方最大位移处，而振幅是振动中偏离平衡位置的最大距离，D正确．
2．(2011·天长模拟)一列简谐横波在x轴上传播，某时 刻的波形图如图11－2－1所示，a、b、c为三个质 点，a正向上运动．由此可知 ( ) 图11－2－1A．c正向上运动B．该波沿x轴负方向传播C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置D．该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处
解析：由于a正向上运动，波向x轴正方向传播，B错误；此时b向上运动，c向下运动，b比c先到达平衡位置，C正确，AD错误．
3．消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题．内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来消弱高速气流产生的噪声．干涉型消声器的结构及气流运行如图11－2－2所示，产生波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播．当声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇，即可达到消弱噪声的目的．若Δr＝|r2－r1|，则Δr等于 工 ( )
图11－2－2
解析：根据波的干涉，两列波的路程差等于半波长奇数倍时，叠加后减弱，从而达到消弱噪音的目的，C正确．
4．下列关于多普勒效应的说法，正确的是 ( )A．声波能发生多普勒效应，声波是纵波，所以只有纵波 才能发生多普勒效应B．当观察者靠近声源时，听到声音的音调升高，说明声 源的频率升高了C．当声源和观察者同时以相同的速度向同一方向运动时， 不会发生多普勒效应D．火车离站时，站台上的旅客听到火车的汽笛声音调 升高
解析：多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅是纵波、横波(机械波)，电磁波和光波也会发生多普勒效应，选项A错．发生多普勒效应时，声源的频率并没有发生变化，而是观察者接收到的频率发生了变化，选项B错．当波源和观察者以相同的速度运动时，两者之间无相对运动，不会发生多普勒效应，选项C正确．火车离站时与站台上的旅客相对远离，旅客听到的音调降低，选项D错误．
5．在t＝0时刻，质点A开始做简谐运动，其振动图象如图 11－2－3所示．试求： 图11－2－3(1)质点A振动的周期．(2)t＝8 s时，质点A的运动沿y轴．(3)质点B在波的传播方向上与A相距16 m，已知波的传播速度为2 m/s，在t＝9 s时，质点B偏离平衡位置的位移．
答案：(1)4 s (2)正方向 (3)10 cm
[典例启迪][例1] 一列简谐横波沿x轴正方向传播，P点振动周期为0.5 s，在某一时刻波形如图11－2－4所示，可判断错误的是 ( ) 图11－2－4
A．P点此时刻振动方向沿y轴负方向B．该波波速为8 m/sC．在离波源为11 m的Q点开始振动时沿y轴负方向运动D．当Q点达到波峰时，E点也达到波峰
[思路点拨] 解答本题时应注意以下两个方面：(1)质点的振动周期与波的传播周期的关系．(2)波的传播方向与质点的振动方向间的关系．
[解析] P点此时刻振动方向沿y轴正方向，A错；波长为4 m，周期为0.5 s，所以该波波速为8 m/s，B正确；因为各个质点开始振动的方向都在重复波源开始运动的方向，所以在离波源为11 m的Q点开始振动时沿y轴负方向运动，C正确；Q、E两点相距两倍波长，所以当Q点达到波峰时，E点也达到波峰，D正确．
[归纳领悟](1)沿波的传播方向，介质中各质点的起振方向均与波源的起振方向相同．(2)质点振动方向与波的传播方向互判方法——同侧法在波的图像上的某一点，沿纵轴方向画出一个箭头表示质点振动方向，并设想在同一点沿x轴方向画个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧．(如图11－2－5所示) 图11－2－5
[题组突破]1．(2010·全国卷Ⅱ)一简谐横波以4 m/s的波速沿x轴正方向传播．已知t＝0时的波形如图11－2－6所示，则 ( )A．波的周期为1 s 图11－2－6B．x＝0处的质点在t＝0时向y轴正向运动
2．如图11－2－7所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x＝5 m处的M点开始计时(t＝0)，已知开始计时后，P点(x＝1 m)在t＝0.3 s的时刻第一次到达波峰，下面说法中正确的是 ( ) 图11－2－7
A．这列波的周期是1.2 sB．这列波的传播速度大小是12.5 m/sC．M点右侧各质点开始振动的方向都是沿着y轴的正方向D．从t＝0 s开始计时质点Q(x＝9 m)经过0.7 s才第一次到达波峰
[典例启迪][例2] (2011·北京海淀区模拟)如图11－2－8所示为一列简谐横波的波形图，其中实线是t1＝1.0 s时的波形，虚线是t2＝2.0 s 时的波形，已知(t2－t1)小于一个周期．关于这列波，下列说法中正确的是 ( ) 图11－2－8
A．它的振幅为10 cm，波长为6 mB．它一定是向x轴正方向传播C．它的周期可能是4.0 sD．它的传播速度可能是10 m/s
[思路点拨] 因波的传播方向的不确定，至使t2－t1与周期T关系的不确定，从而引起波的多解．
[归纳领悟]简谐波多解问题的原因(1)波动的周期性①经过周期整数倍的时间，各质点的振动情况(位移、速度、加速度等)与它在t时刻的振动情况完全相同；②在波的传播方向上，相距波长整数倍的质点的振动情况也相同，因此必导致波的传播距离、时间、速度等物理量发生周期性的变化．
(2)波传播的双向性当波沿x轴方向传播时，波既可以沿x轴正方向传播，又可以沿x轴负方向传播，导致多解．
[题组突破]3．一列横波在x轴上沿x轴正方向传播，其中t s和(t＋0.4) s两时刻在x轴上－3 m至3 m的区间内的波形图如图11－2－9中同一条图线所示，则下列说法中正确的是( ) 图11－2－9
A．质点振动周期一定为0.4 sB．该波最小波速为10 m/sC．从t s时开始计时，x＝2 m处的质点比x＝2.5 m处的质点先回到平衡位置D．在(t＋0.8) s时，x＝－2 m处的质点位移为零
4．一列简谐横波沿x轴传播，图11－2－10(甲)、(乙)两图分别为传播方向上相距3 m的两质点的振动图象，如果波长大于1.5 m，则波的传播速度大小可能为( ) 图11－2－10
A．30 m/s B．15 m/sC．10 m/s D．6 m/s
[典例启迪][例3] 如图11－2－11所示是水平面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，图中实线为波峰，虚线为波谷．已知两列波的振幅均为2 cm，波速为2 m/s，波长为8 cm，E点是B、D和A、C连线的交 图11－2－11点，下列说法中正确的是 ( )
A．A、C两处两质点是振动加强的点B．B、D两处两质点在该时刻的竖直高度差是4 cmC．E处质点是振动加强的点D．经0.02 s，B处质点通过的路程是16cm
[思路点拨] 解答本题时应注意以下两个方面：(1)两列相干波的波峰相遇处为振动加强点，波谷相遇处也为振动加强点．(2)振动加强点的振幅为两列波的振幅和．
(2)现象判断法：若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，则该点为加强点；若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点．不能认为加强点的位移永远最大，减弱点的位移永远最小．用一条曲线将加强点连接起来，这条曲线上的点都是加强点；把减弱点用曲线连接起来，曲线上的点都是减弱点．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．
[题组突破]5．(2010·海南高考)如图11－2－12为某一报告厅主席台的平面图，AB是讲台，S1、S2是与讲台上话筒等高的喇叭，它们之间的相互位置和尺寸如 图11－2－12图所示．报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫．为了避免啸叫，话筒最好摆放在讲台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消．已知空气中声速为340 m/s.若报告人声音的频率为136 Hz，问讲台上这样的位置有多少个？
6．如图11－2－13所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距约60 m，在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪．某次海啸引起的波浪沿 图11－2－13垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法中正确的有 ( )
①假设波浪的波长约为10 m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响 ②假设波浪的波长约为10 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 ③假设波浪的波长约为50 m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响 ④假设波浪的波长约为50 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响A．①③ B．②④C．①④ D．②③
解析： A、B处小船发生明显的影响是因为水波发生明显的衍射，波浪能传播到A、B处的结果，由于当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长差不多的时候，会发生明显的衍射现象．
7．关于多普勒效应，以下说法正确的有 ( )A．只有机械波才能产生多普勒效应B．机械波、光波等均能不产生多普勒效应C．产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化D．产生多普勒效应的原因是观察者接收的频率发生了变化
解析：多普勒效应是波动过程共有的特征，无论是机械波、电磁波还是光波都会发生多普勒效应．产生多普勒效应的原因是观察者接收的频率发生了变化，而波源的频率不变．故D正确，A、B、C错误．
有一障碍物的高度为10 m，下列哪一列波衍射最明显( )A．波长为40 m的波 B．波长为9.9 m的波C．频率为40 Hz的声波 D．频率为5 000 MHz的电磁波[自主尝试] (试一试，能否做到正确解答)
本题易错选B，认为波长为9.9 m与障碍物的尺寸相差最小，衍射最明显，其原因是对明显衍射的条件理解不到位，实际上λ比d大得越多越明显．
一、机械波的形成和传播特点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、水等．
2．传播特点(1)传播振动形式、传递 ．(2)质点不随波迁移．
3．分类(1)横波：振动方向与传播方向 ，传播中形成波峰和波谷．(2)纵波：振动方向和传播方向在 ，传播中形成密部和疏部．
[特别提醒] (1)机械波由一种介质进入另一种介质时，频率不发生变化．(2)机械波的波速完全由介质决定，同种介质中不同频率的机械波传播速度相同．
二、波的干涉和衍射现象
[特别提醒] 波的干涉和衍射现象是波特有的现象．任何波均能发生衍射，只不过明显程度不同；两列波欲发生干涉，必须满足干涉条件．
三、多普勒效应1．多普勒效应：由于波源和观察者之间有 ，使观察者感觉到频率的变化的现象．
2．当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率 ；如果二者远离，观察者接收到的频率 ．
1．下列关于简谐运动和简谐波的说法，正确的是 ( )A．媒质中质点振动的周期可能不等于相应的波的周期B．媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等C．波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致D．横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点 振幅的两倍
解析：波传播过程中每个质点都在前面质点的驱动力作用下做受迫振动，A错误．波速是波在介质中传播的速度，在同种均匀介质中波速是个常量；质点振动速度随质点振动所处位置不断变化，B、C错误．波峰、波谷分别是平衡位置上方、下方最大位移处，而振幅是振动中偏离平衡位置的最大距离，D正确．
2．(2011·天长模拟)一列简谐横波在x轴上传播，某时 刻的波形图如图11－2－1所示，a、b、c为三个质 点，a正向上运动．由此可知 ( ) 图11－2－1A．c正向上运动B．该波沿x轴负方向传播C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置D．该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处
解析：由于a正向上运动，波向x轴正方向传播，B错误；此时b向上运动，c向下运动，b比c先到达平衡位置，C正确，AD错误．
3．消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题．内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来消弱高速气流产生的噪声．干涉型消声器的结构及气流运行如图11－2－2所示，产生波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播．当声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇，即可达到消弱噪声的目的．若Δr＝|r2－r1|，则Δr等于 工 ( )
图11－2－2
解析：根据波的干涉，两列波的路程差等于半波长奇数倍时，叠加后减弱，从而达到消弱噪音的目的，C正确．
4．下列关于多普勒效应的说法，正确的是 ( )A．声波能发生多普勒效应，声波是纵波，所以只有纵波 才能发生多普勒效应B．当观察者靠近声源时，听到声音的音调升高，说明声 源的频率升高了C．当声源和观察者同时以相同的速度向同一方向运动时， 不会发生多普勒效应D．火车离站时，站台上的旅客听到火车的汽笛声音调 升高
解析：多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅是纵波、横波(机械波)，电磁波和光波也会发生多普勒效应，选项A错．发生多普勒效应时，声源的频率并没有发生变化，而是观察者接收到的频率发生了变化，选项B错．当波源和观察者以相同的速度运动时，两者之间无相对运动，不会发生多普勒效应，选项C正确．火车离站时与站台上的旅客相对远离，旅客听到的音调降低，选项D错误．
5．在t＝0时刻，质点A开始做简谐运动，其振动图象如图 11－2－3所示．试求： 图11－2－3(1)质点A振动的周期．(2)t＝8 s时，质点A的运动沿y轴．(3)质点B在波的传播方向上与A相距16 m，已知波的传播速度为2 m/s，在t＝9 s时，质点B偏离平衡位置的位移．
答案：(1)4 s (2)正方向 (3)10 cm
[典例启迪][例1] 一列简谐横波沿x轴正方向传播，P点振动周期为0.5 s，在某一时刻波形如图11－2－4所示，可判断错误的是 ( ) 图11－2－4
A．P点此时刻振动方向沿y轴负方向B．该波波速为8 m/sC．在离波源为11 m的Q点开始振动时沿y轴负方向运动D．当Q点达到波峰时，E点也达到波峰
[思路点拨] 解答本题时应注意以下两个方面：(1)质点的振动周期与波的传播周期的关系．(2)波的传播方向与质点的振动方向间的关系．
[解析] P点此时刻振动方向沿y轴正方向，A错；波长为4 m，周期为0.5 s，所以该波波速为8 m/s，B正确；因为各个质点开始振动的方向都在重复波源开始运动的方向，所以在离波源为11 m的Q点开始振动时沿y轴负方向运动，C正确；Q、E两点相距两倍波长，所以当Q点达到波峰时，E点也达到波峰，D正确．
[归纳领悟](1)沿波的传播方向，介质中各质点的起振方向均与波源的起振方向相同．(2)质点振动方向与波的传播方向互判方法——同侧法在波的图像上的某一点，沿纵轴方向画出一个箭头表示质点振动方向，并设想在同一点沿x轴方向画个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧．(如图11－2－5所示) 图11－2－5
[题组突破]1．(2010·全国卷Ⅱ)一简谐横波以4 m/s的波速沿x轴正方向传播．已知t＝0时的波形如图11－2－6所示，则 ( )A．波的周期为1 s 图11－2－6B．x＝0处的质点在t＝0时向y轴正向运动
2．如图11－2－7所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x＝5 m处的M点开始计时(t＝0)，已知开始计时后，P点(x＝1 m)在t＝0.3 s的时刻第一次到达波峰，下面说法中正确的是 ( ) 图11－2－7
A．这列波的周期是1.2 sB．这列波的传播速度大小是12.5 m/sC．M点右侧各质点开始振动的方向都是沿着y轴的正方向D．从t＝0 s开始计时质点Q(x＝9 m)经过0.7 s才第一次到达波峰
[典例启迪][例2] (2011·北京海淀区模拟)如图11－2－8所示为一列简谐横波的波形图，其中实线是t1＝1.0 s时的波形，虚线是t2＝2.0 s 时的波形，已知(t2－t1)小于一个周期．关于这列波，下列说法中正确的是 ( ) 图11－2－8
A．它的振幅为10 cm，波长为6 mB．它一定是向x轴正方向传播C．它的周期可能是4.0 sD．它的传播速度可能是10 m/s
[思路点拨] 因波的传播方向的不确定，至使t2－t1与周期T关系的不确定，从而引起波的多解．
[归纳领悟]简谐波多解问题的原因(1)波动的周期性①经过周期整数倍的时间，各质点的振动情况(位移、速度、加速度等)与它在t时刻的振动情况完全相同；②在波的传播方向上，相距波长整数倍的质点的振动情况也相同，因此必导致波的传播距离、时间、速度等物理量发生周期性的变化．
(2)波传播的双向性当波沿x轴方向传播时，波既可以沿x轴正方向传播，又可以沿x轴负方向传播，导致多解．
[题组突破]3．一列横波在x轴上沿x轴正方向传播，其中t s和(t＋0.4) s两时刻在x轴上－3 m至3 m的区间内的波形图如图11－2－9中同一条图线所示，则下列说法中正确的是( ) 图11－2－9
A．质点振动周期一定为0.4 sB．该波最小波速为10 m/sC．从t s时开始计时，x＝2 m处的质点比x＝2.5 m处的质点先回到平衡位置D．在(t＋0.8) s时，x＝－2 m处的质点位移为零
4．一列简谐横波沿x轴传播，图11－2－10(甲)、(乙)两图分别为传播方向上相距3 m的两质点的振动图象，如果波长大于1.5 m，则波的传播速度大小可能为( ) 图11－2－10
A．30 m/s B．15 m/sC．10 m/s D．6 m/s
[典例启迪][例3] 如图11－2－11所示是水平面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，图中实线为波峰，虚线为波谷．已知两列波的振幅均为2 cm，波速为2 m/s，波长为8 cm，E点是B、D和A、C连线的交 图11－2－11点，下列说法中正确的是 ( )
A．A、C两处两质点是振动加强的点B．B、D两处两质点在该时刻的竖直高度差是4 cmC．E处质点是振动加强的点D．经0.02 s，B处质点通过的路程是16cm
[思路点拨] 解答本题时应注意以下两个方面：(1)两列相干波的波峰相遇处为振动加强点，波谷相遇处也为振动加强点．(2)振动加强点的振幅为两列波的振幅和．
(2)现象判断法：若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，则该点为加强点；若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点．不能认为加强点的位移永远最大，减弱点的位移永远最小．用一条曲线将加强点连接起来，这条曲线上的点都是加强点；把减弱点用曲线连接起来，曲线上的点都是减弱点．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．
[题组突破]5．(2010·海南高考)如图11－2－12为某一报告厅主席台的平面图，AB是讲台，S1、S2是与讲台上话筒等高的喇叭，它们之间的相互位置和尺寸如 图11－2－12图所示．报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫．为了避免啸叫，话筒最好摆放在讲台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消．已知空气中声速为340 m/s.若报告人声音的频率为136 Hz，问讲台上这样的位置有多少个？
6．如图11－2－13所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距约60 m，在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪．某次海啸引起的波浪沿 图11－2－13垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法中正确的有 ( )
①假设波浪的波长约为10 m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响 ②假设波浪的波长约为10 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 ③假设波浪的波长约为50 m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响 ④假设波浪的波长约为50 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响A．①③ B．②④C．①④ D．②③
解析： A、B处小船发生明显的影响是因为水波发生明显的衍射，波浪能传播到A、B处的结果，由于当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长差不多的时候，会发生明显的衍射现象．
7．关于多普勒效应，以下说法正确的有 ( )A．只有机械波才能产生多普勒效应B．机械波、光波等均能不产生多普勒效应C．产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化D．产生多普勒效应的原因是观察者接收的频率发生了变化
解析：多普勒效应是波动过程共有的特征，无论是机械波、电磁波还是光波都会发生多普勒效应．产生多普勒效应的原因是观察者接收的频率发生了变化，而波源的频率不变．故D正确，A、B、C错误．
有一障碍物的高度为10 m，下列哪一列波衍射最明显( )A．波长为40 m的波 B．波长为9.9 m的波C．频率为40 Hz的声波 D．频率为5 000 MHz的电磁波[自主尝试] (试一试，能否做到正确解答)
本题易错选B，认为波长为9.9 m与障碍物的尺寸相差最小，衍射最明显，其原因是对明显衍射的条件理解不到位，实际上λ比d大得越多越明显．
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