高考物理一輪專題 機械波突破課件 魯科版

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1、 1機械波 (1)產(chǎn)生條件：(振源)； (2)分類：橫波；縱波 (3)特點 機械波傳播的是，質(zhì)點只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波 波不但傳遞，而且可以傳遞有機械振動有機械振動有介質(zhì)有介質(zhì)運動的形式運動的形式遷移遷移能量能量信息信息 2描述波的物理量 (1)波長：沿著波的傳播方向，兩個、相對平衡位置的和總是相同的質(zhì)點間的距離，叫做波長，通常用表示 (2)頻率：介質(zhì)中的質(zhì)點每秒完成全振動的次數(shù) (3)波速：波在介質(zhì)中傳播的速度 決定因素：機械波的波速大小由 決定 (4)關(guān)系：v .f相鄰的相鄰的位移位移振動方向振動方向介質(zhì)介質(zhì) 3波的干涉 (1)波的疊加：幾列波相遇時能夠保持各自的運動狀態(tài)，繼

2、續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的 (2)波的干涉 定義：振動頻率和振動方向相同的兩列波疊加后，振動和振動的區(qū)域互相間隔、穩(wěn)定分布的現(xiàn)象，叫波的干涉形成的圖樣稱為位移的矢量和位移的矢量和加強加強減弱減弱干涉圖樣干涉圖樣 產(chǎn)生干涉的必要條件是兩列波的必須相同 4波的衍射 (1)定義：波繞過或通過孔隙繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，叫做波的衍射 (2)發(fā)生明顯衍射的條件：任何波遇到任何障礙物都能發(fā)生衍射，衍射總是存在的，發(fā)生明顯衍射的條件是：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟或時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象頻率頻率障礙物障礙物波長差不多波長差不多比

3、波比波長小長小 考點一機械波的傳播和波的圖象 1物理意義 波動圖象描述的是介質(zhì)中各質(zhì)點在某一時刻位移的情況 2振動圖象與波動圖象的比較振動圖象波動圖象研究對象一個振動質(zhì)點沿波傳播方向上的所有質(zhì)點研究內(nèi)容一個質(zhì)點位移隨時間變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律圖象振動圖象波動圖象圖象信息(1)質(zhì)點振動周期(2)質(zhì)點振幅(3)各時刻質(zhì)點位移、速度、加速度(包括大小、方向)(1)波長、振幅(2)任意一質(zhì)點此刻的位移(3)任意一質(zhì)點在該時刻加速度方向圖象變化隨時間推移圖象延續(xù)，但已有形狀不變隨時間推移，圖象沿傳播方向平移一完整曲線占橫坐標距離表示一個周期表示一個波長 3.由t時刻波形圖畫(tt)時刻的波

4、形圖 (1)平移法：先算出經(jīng)t時間波傳播的距離svt，再把波形沿波的傳播方向平移s.當s，即sns時，可采取去整(n)留零(s)的方法，只需平移s即可 (2)特殊點法：在t時刻波形圖中找?guī)讉€特殊質(zhì)點，即處于平衡位置及波峰、波谷的質(zhì)點找到它們經(jīng)t后的位置，然后按正弦規(guī)律畫出(tt)時刻波形 4波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的互判方法 (1)根據(jù)波的傳播特性判斷 由傳播方向判定質(zhì)點振動方向：確定該質(zhì)點前邊相鄰的一質(zhì)點，根據(jù)這一質(zhì)點此時的位置，確定要判定質(zhì)點的振動方向 由質(zhì)點的振動方向判定波的傳播方向：由某質(zhì)點的振動方向確定哪邊是它前邊的點，從而確定波的傳播方向 (2)“上下坡”法：沿波的傳播方向看，上

5、坡的點向下振動，下坡的點向上振動由某一質(zhì)點的振動方向，也可確定該段是上坡或下坡即“上坡下，下坡上” 【案例1】(2009福建理綜)圖甲為一列簡諧橫波在t0.10 s 時刻的波形圖，P是平衡位置為x1 m 處的質(zhì)點，Q是平衡位置為x4 m 處的質(zhì)點，圖乙為質(zhì)點Q的振動圖象，則() At0.15 s時，質(zhì)點Q的加速度達到正向最大 Bt0.15 s時，質(zhì)點P的運動方向沿y軸負方向 C從t0.10 s到t0.25 s，該波沿x軸正方向傳播了6 m D從t0.10 s到t0.25 s，質(zhì)點P通過的路程為30 cm 【解析】本題考查簡諧運動和簡諧波的規(guī)律、圖象及其應(yīng)用，意在考查考生利用圖象獲取信息的能力和

6、應(yīng)用信息分析判斷的能力及對簡諧運動和簡諧波的理解A選項，由乙圖象看出，t0.15 s時，質(zhì)點Q位于負方向的最大位移處，而簡諧運動的加速度大小與位移成正比，方向與位移方向相 反，所以加速度為正向最大值；B選項中，由乙圖象看出，簡諧運動的周期為T0.20 s，t0.10 s時，質(zhì)點Q的速度 方向沿y軸負方向，由甲圖可以看出，波的傳播方向應(yīng)該沿x軸負方向，因甲圖是t0.10 s的波形，所以t0.15 s時，【答案答案】A、B 【即時鞏固1】(2010浙江理綜)在O點有一波源，t0時刻開始向上振動，形成向右傳播的一列橫波t14 s時，距離O點為3 m的A點第一次達到波峰；t27 s時，距離O點為4 m

7、的B點第一次達到波谷則以下說法正確的是() A該橫波的波長為2 m B該橫波的周期為4 s C該橫波的波速為1 m/s D距離O點為5 m的質(zhì)點第一次開始向上振動的時刻為6 s末【答案答案】B、C 考點二簡諧波中常見多解問題 波動問題一般具有多解性，即題目有多個答案或系列解，出現(xiàn)多解的原因主要有以下幾個方面： 1波的空間周期性 沿波的傳播方向相距波長整數(shù)倍的各質(zhì)點振動情況完全相同，因此在同一波形圖上，某一振動狀態(tài)(位移、速度等)會不斷地重復(fù)出現(xiàn)，這就是波的空間周期性 2波動的周期性 經(jīng)過周期整數(shù)倍的時間，各質(zhì)點的振動情況(位移、速度、加速度等)與它在t時刻的振動情況完全相同 另外，在波的傳播方

8、向上，相距波長整數(shù)倍的質(zhì)點，振動情況也相同，因此必導(dǎo)致波的傳播距離、時間、速度等物理量多值 3波傳播的雙向性 在一維的條件下，機械波既可以向x軸正方向傳播，又可以向x軸負方向傳播導(dǎo)致多解 【案例2】(2010福建理綜)一列簡諧橫波在t0時刻的波形如圖中的實線所示，t0.02 s時刻的波形如圖中虛線所示若該波的周期T大于0.02 s，則該波的傳播速度可能是() A2 m/sB3 m/s C4 m/s D5 m/s【答案答案】B 【即時鞏固2】如圖所示，一簡諧橫波在x軸上傳播，軸上a、b兩點相距12 m，t0時a點為波峰，b點為波谷；t0.5 s 時，a點為波谷，b點為波峰下列判斷中正確的是()

9、A波一定沿x軸正方向傳播 B波長可能是8 m C周期可能是0.5 s D波速一定是24 m/s 當n和n取相同值時，波速為24 m/s.若n和n取不同值時，波速可有無數(shù)個可能值，所以選項D錯 要判定波傳播的方向，除了知道某時刻的波形圖外，還需知道該時刻某一質(zhì)點振動方向，因此本題中無法判定波向哪個方向傳播，故選項A也錯 【答案】 B 考點三波的干涉與波的衍射的比較內(nèi)容衍射和干涉定義現(xiàn)象可觀察到現(xiàn)象的條件相同點波的衍射波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象波能偏離直線而傳到直線傳播以外的空間縫、孔或障礙物的尺寸跟波長相差不多或者小于波長干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象波的干涉頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動

10、加強，某些區(qū)域的振動減弱，而且加強和減弱的區(qū)域相間分布的現(xiàn)象出現(xiàn)振動強弱相間的區(qū)域某些區(qū)域總是加強，某些區(qū)域總是減弱兩列波的頻率相同 【技巧提示】干涉和衍射是波兩個特有的現(xiàn)象，只要是波，一定情況下都能發(fā)生干涉和衍射；若某種現(xiàn)象里出現(xiàn)了干涉或衍射現(xiàn)象，這一定是波的行為但發(fā)生干涉和衍射的條件各不相同，應(yīng)注意區(qū)分 【案例3】如圖表示兩列相干水波的疊加情況，圖中的實線表示波峰，虛線表示波谷設(shè)兩列波的振幅均為5 cm，且圖示的范圍內(nèi)振幅不變，波速和波長分別為1 m/s和0.5 m，C點是BE連線的中點，下列說法錯誤的是() AC、E兩點都保持靜止不動 B圖示時刻A、B兩點的豎直高度差為20 cm C圖示

11、時刻C點正處一平衡位置且向水面上運動 D從圖示的時刻起經(jīng)0.25 s，B點通過的路程為20 cm 【解析】由波的干涉知識可知圖中加強區(qū)是質(zhì)點A、B、E的連線處，減弱區(qū)是過D、F的連線處和過P、Q的連線處顯然，C、E兩點是振動的加強點，不可能保持靜止，A選項錯誤A、B在圖示的時刻，A在波峰，B在波谷，它們振動是加強的，振幅均為兩列波的振幅之和，均為10 cm，此時的高度差為20 cm，B選項正確 A、B、C、E均在振動加強處，且在同一條直線上，由右圖可知波是由E處向A處傳播，在圖示時刻這些質(zhì)點的波形圖如圖所示，由圖可知C點向水面(上方表示水面)運動，C選項正確 【答案】A 【技巧點撥】關(guān)于波的干

12、涉，要正確理解穩(wěn)定的干涉圖樣是表示加強區(qū)和減弱區(qū)的相對穩(wěn)定，但是加強區(qū)和減弱區(qū)還是在做振動，發(fā)生變化的是振幅增大和減小的區(qū)別，而且波形圖沿著波的傳播方向在推進 【即時鞏固3】如圖表示兩個相干波源S1、S2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇圖中實線表示波峰，虛線表示波谷，c和f分別為ae和bd的中點，則： (1)在a、b、c、d、e、f六點中，振動加強的點是_振動減弱的點是_ (2)若兩振源S1和S2振幅相同，此時刻位移為零的點是_ (3)畫出此時刻ace連線上，以a為原點的一列完整波形，標出ce兩點 【解析】在穩(wěn)定的干涉圖樣中，加強區(qū)的點始終加強，減弱區(qū)的點始終減弱，但加強點的位移時刻在改變，某時

13、刻可能為零，相同的兩列波的干涉，最弱區(qū)域的點一直靜止不動從干涉圖樣中區(qū)分波峰波谷，畫圖象 (1)a、e兩點分別是波谷與波谷、波峰與波峰相交的點，故此兩點為振動加強點；c處在a、e連線上，且從運動的角度分析a點的振動形式恰沿該線傳播，故c點是振動加強點同理b、d是減弱點，f也是減弱點 (2)因為S1、S2振幅相同，振動最強區(qū)的振幅為2A，最弱區(qū)的振幅為零，該時刻a、e的中點c正處在平衡位置，所以位移為零的是b、c、d、f. (3)圖中對應(yīng)時刻a處在兩波谷的交點上，即此刻a在波谷，同理e在波峰，故a、e中點c在平衡位置，所以所對應(yīng)的波形如圖所示 【答案】(1)a、c、eb、d、f(2)b、c、d、

14、f (3)如圖所示 【案例4】在水波的衍射實驗中，若打擊水面的振子振動的頻率是5 Hz，水波在水波槽中的傳播速度是0.05 m/s，為觀察到顯著的衍射現(xiàn)象，小孔直徑d應(yīng)為() A10 cmB5 cm Cd1 cmDd1 cm 【解析】要想發(fā)生明顯的衍射，一定得比較波長與小孔直徑d的關(guān)系當d與相差不多或d時，可發(fā)生明顯的衍射【答案答案】D 【即時鞏固4】如圖所示，S是波源，M、N是兩塊擋板，其中M板固定，N板可以左右移動，兩板中間有一狹縫，此時A點沒有明顯振動為了使A點能發(fā)生明顯的振動，可采取的方法是() 增大波源的振動頻率減小波源的振動頻率 將N板向右平移一些 將N板向左平移一些 A B C D 【解析】由題意可知，A點處于擋板M后面的“陰影區(qū)”內(nèi)要使之有明顯的振動，需使波發(fā)生明顯的衍射，關(guān)鍵在于孔縫的尺寸要跟波長相差不多，或者比波長更小因此，為使A點明顯振動有兩條途徑：其一，若保持狹縫寬度不變，可減小波的頻率以增大波長，當波長大于縫的寬度時，由于衍射而使A點明顯振動；其二，若波源振動頻率不變，可將N板向左平移，使縫的寬度減小，當縫寬小于波長時，波發(fā)生明顯衍射，也可使A點明顯地振動 【答案】C