资源简介 (共48张PPT)第2节机械波定义 ①__________在介质中的传播形成机械波产生条件 (1)②____________;(2)③____________形成原因 介质中的质点受波源或邻近质点的驱动做④________振动分类 横波 振动方向与传播方向⑤________的波,如绳波纵波 振动方向与传播方向⑥_______________的波,如声波一、机械波机械振动有波源有介质受迫垂直在同一直线上波长λ 在波动中,振动相位总是________的两个相邻质点间的距离频率 f 与________的振动频率相等波速 v 波在介质中的传播速度波速与波长和频率的关系:v=________二、机械波的描述相同波源λf三、波的图像1. 坐标轴的意义:横坐标表示在波的传播方向上各质点的____________,纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移.2.图像的物理意义:某一时刻介质中各质点相对___________的位移.平衡位置平衡位置四、波的特性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_________________.互相干扰位移的矢量和类型 波的干涉 波的衍射条件 两列波的频率必须______;两个波源的相位差必须保持不变 明显条件:障碍物或孔的______比波长小或相差不多现象 形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的___________ 波能够________障碍物或孔继续向前传播相同尺寸干涉图样绕过2.波的干涉和衍射.3.多普勒效应.(1)定义:由于波源和观察者之间有__________,使观察者接收到的波的频率发生变化的现象.(2)产生条件:波源和观察者之间有__________.(3)规律:当波源与观察者相互靠近时,观察者接收到的频率_______;当波源与观察者相互远离时,观察者接收到的频率降低.相对运动相对运动升高【基础自测】1.判断下列题目的正误.(1)通过波的图像可以找出任一质点在任意时刻的位移.()(2)机械波在传播过程中,各质点振动的周期、起振方向都相同.()(3)波速表示介质中质点振动的快慢.()(4)两列波在介质中叠加,一定会产生干涉现象.())(5)一切波都能发生衍射现象.(答案:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√2.(多选)机械波在给定的介质中传播时,下列说法正确的是()A.振幅越大,则波传播的速度越快B.振幅越大,则波传播的速度越慢C.波速与振幅无关D.在一个周期内,波传播的距离等于一个波长无关,A、B 错误,C 正确;质点振动一个周期,波传播的距离等于一个波长,D 正确.答案:CD3.(2024 年广东卷)一列简谐横波沿 x 轴正方向传播.波速为1 m/s,t=0 时的波形如图所示.t=1 s 时,x=1.5 m 处的质点相对平衡位置的位移为()A.0B.0.1 mC.-0.1 mD.0.2 m答案:B4.(2023 年上海闵行二模)如图为某种消声管原理示意图,噪声声波到达 A 点时,分为两路传播,在 B 处汇合,如半径)合适,两路声波会互相抵消,实现消声.则(A.该消声管利用的是声波的衍射原理B.两路声波的频率不相等C.两路声波传播速度不相等D.若消声成功,B 处为振动减弱点解析:根据干涉特点,可知两相干波源的距离差为半波长的奇数倍时,此点为振动减弱点点,便可以消除噪声,所以消声器利用了波的干涉原理,两路声波的频率和波速相等,若消声成功,B 处为振动减弱点.答案:D热点 1 机械波与波的图像[热点归纳]1.波的周期性.(1)质点振动 nT(n=0,1,2,3,…)时,波形不变.(2)在波的传播方向上,当两质点平衡位置间的距离为 nλ(n=1,2,3,…)时,它们的振动步调总相同.当两质点平衡位置间的项目 内容 图像“上下坡”法 沿波的传播方向,“上坡”时质点向下振动,“下坡”时质点向上振动“同侧”法 波形上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧“微平移”法 将波形沿传播方向进行微小的平移,再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向2.波的传播方向与质点振动方向的互判方法:【典题 1】(2023 年湖北卷)一列简谐横波沿 x 轴正向传播,波长为 100 cm,振幅为 8 cm.介质中有 a 和 b 两个质点,其平衡位置分别位于 x=-403cm 和 x=120 cm 处.某时刻 b 质点的位移为 y=4 cm,且向 y 轴正方向运动.从该时刻开始计时,则 a 质点的振动图像为()ABCD点此时的位移为 y=8sin φa=4 cm,且向下振动,即此时的波形图如图所示.答案:A项目 振动图像 波的图像研究对象 一个振动质点 沿波传播方向的所有质点研究内容 某一质点的位移随时间的变化规律 某时刻所有质点的空间分布规律热点 2 振动图像和波的图像考向 1 振动图像和波的图像的综合应用[热点归纳]项目 振动图像 波的图像图像物理意义 表示同一质点在各时刻的位移 表示某时刻各质点的位移(续表)项目 振动图像 波的图像图像信息 (1)质点振动周期(2)质点振幅(3)某一质点在各时刻的位移(4)各时刻速度、加速度的方向 (1)波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度的方向(4)传播方向、振动方向的互判(续表)项目 振动图像 波的图像图像变化 随时间推移,图像延续,但已有形状不变 随时间推移,图像沿传播方向平移一个完整曲线占横坐标的距离 表示一个周期 表示一个波长(续表)【典题2】(多选,2024 年重庆卷)一列沿 x 轴传播的简谐波,在某时刻的波形图如图甲所示,一平衡位置与坐标原点距离为3 m的质点从该时刻开始的振动图像如图乙所示,若该波的波长大于3 m.则()甲乙答案:BD考向 2 波的多解问题[热点归纳]1.造成波的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,…).【典题 3】一列简谐横波沿 x 轴的正向传播,振幅为 2 cm,周期为 T,已知在 t=0 时刻波上相距 30 cm 的两质点 a、b 的位移都是 1 cm,但运动方向相反,其中质点 a 沿 y 轴负向运动,如图所示,则该波波长___________(填“一定”“可能”或“不可大”“最小”或“在最大和最小之间”).解析:根据质点的振动方程 x=Asin ωt,设质点的起振方向向上,则对于 b 点,有1=2sin ωt1,a 点振动比 b 点早,对于 a 点,有 1=2sin ωt2,则波长通项为 λ=903n+1cm(n=0,1,2,3,…),当 n=3 时,λ=9 cm.则该波波长可能为 9 cm.质点 a 到达平衡位置处,速度最大.答案:可能 最大或 v= =λf 求波速.方法技巧 波的多解问题的一般解题步骤(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.(3)根据波速公式 v=ΔxΔtλT热点 3 波的干涉与衍射、多普勒效应[热点归纳]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:a.若Δr=nλ(n=0,1,2,…),则振动加强.②当两波源振动步调相反时:b.若Δr=nλ(n=0,1,2,…),则振动减弱.(2)现象法.在某时刻波的干涉的波形上,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.发生明显衍射的条件.(1)若障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小,则发生明显衍射.(2)波的衍射是不需要条件的,没达到上述条件的衍射只是不明显.3.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.考向 1 对波的干涉的理解【典题 4】(2022 年广东深圳二模)如图甲是两列水波相遇后形成的稳定干涉图样,形成该图样需要满足的条件是两个波源的______(填“频率”或“振幅”)一定相同,图乙表示振幅均为 A 的两列相干波叠加,实线表示波峰,虚线表示波谷,OM 连线的中点为振动________(填“加强”或“减弱”)点,此时 O 处质点相对平衡位置的位移大小为__________.解析:两列水波相遇后形成的稳定干涉图样时,两个波源的频率一定相同.因 O 点和 M 点都是振动加强点,则 OM 连线的中点为振动加强点,此时 O 处质点处于波谷与波谷相遇点,则相对平衡位置的位移大小为 2A.答案:频率 加强 2A思路导引两列频率相同的同种性质的波相遇,峰峰相遇,振动加强为新的波峰,谷谷相遇,振动加强为新的波谷,图中 OM连线上任一点均加强,振幅相同,但位移不同,各点位移均为单独一列波中对应质点位移的 2 倍.考向 2 对波的衍射条件的理解【典题 5】(2023 年江苏淮安调研)如图所示,P 为桥墩,A 为靠近桥墩浮在水面的叶片,波源 S 连续振动,形成水波,此时叶片 A 静止不动.为使水波能带动叶片 A 振动,下列方法中可用的是()A.增大波源振幅C.减小波源距桥墩的距离B.降低波源频率D.增大波源频率解析:叶片 A 静止不动,是由于桥墩尺寸太大,没有发生明显衍射现象,为了使水波能带动叶片 A 振动,必须增大波长,根源频率,波长增大,更容易产生衍射现象.答案:B考向 3 对多普勒效应的理解【典题 6】(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:先闪电后听到雷声是因为声音的传播速度比光的传播速度慢, A 错误.超声波与血液中的血小板等细胞发生反射时,血小板的运动会使得反射声波的频率发生变化, B 正确;列车和人的位置相对变化了,所以听得的声音频率发生了变化, C 正确;波动传播速度不一样是由于波的频率不一样导致的, D 错误;双星在周期性运动时,会使到地球的距离发生周期性变化,故接收到的光频率会发生变化, E 正确.答案:BCE 展开更多...... 收起↑ 资源预览