高三物理一轮复习-机械波.ppt

【想一想】【想一想】用用手手握握住住较较长长软软绳绳的的一一端端连连续续上上下下抖抖动动，形形成成一一列列简简谐谐横横波波某某一一时时刻刻的的波波形形如如图图所所示示绳绳上上a、b两两质质点点均均处处于于波波峰峰位位置置试试思思考考以下几个问题：以下几个问题：(1)a、b两两点点之之间间的的距距离离与与波波长长的的关关系系是是什什么么？这这两两点点振振动动开开始始时时刻相差多长时间？刻相差多长时间？(2)a、b两点中，哪个点完成全振动次数多？多几次？两点中，哪个点完成全振动次数多？多几次？第第2 2单元机械波单元机械波基础探究基础探究机械波的形成和传播机械波的形成和传播提提示示：(1)a、b两两点点之之间间的的距距离离为为一一个个波波长长，a、b两两点点振振动动开开始始时时刻相差一个周期刻相差一个周期(2)波动先传播到波动先传播到a点，点，b点完成全振动次数比点完成全振动次数比a点少一次点少一次.【填一填】【填一填】1产生条件：产生条件：(1)；(2)2特点特点(1)机械波传播的只是振动的机械波传播的只是振动的和和 ，质质点点只只在在各各自自的的平衡位置附近做受迫运动，并不随波平衡位置附近做受迫运动，并不随波 (2)介介质质中中各各质质点点的的振振幅幅相相同同，振振动动周周期期和和频频率率都都与与波波源源的的振振动动周周期和频率相同期和频率相同(3)各质点开始振动各质点开始振动(即起振即起振)的方向均的方向均 (4)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为，位移为位移为 .3机械波的分类机械波的分类(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互横波：质点的振动方向与波的传播方向相互 的波的波(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在纵波：质点的振动方向与波的传播方向在 的的波波，有有 和和 波源波源介质介质形式形式能量能量迁移迁移相同相同4A0垂直垂直同一直线上同一直线上密部密部疏部疏部4波长、波速、频率及其关系波长、波速、频率及其关系(1)波长波长在在波波动动中中，振振动动相相位位总总是是相相同同的的两两个个相相邻邻质质点点间间的的距距离离，通通常常用用表示表示(2)波速波速波在介质中的传播速度由波在介质中的传播速度由本身的性质决定本身的性质决定(3)周期和频率周期和频率由由决定，各个质点的振动周期决定，各个质点的振动周期(或频率或频率)等于等于的的振动周期或频率振动周期或频率(4)波长、波速和频率的关系波长、波速和频率的关系公式关系：公式关系：v .适用条件：对机械波、电磁波均适用适用条件：对机械波、电磁波均适用介质介质波源波源波源波源f【想一想】【想一想】一一列列简简谐谐横横波波沿沿x轴轴正正向向传传播播，传传到到M点点时时波波形形如如图图所所示示，再再经经0.6 s，N点开始振动，则该波的振幅点开始振动，则该波的振幅A和频率和频率f分别为多少？分别为多少？波的图象波的图象【填一填】【填一填】1坐坐标标轴轴：取取各各质质点点平平衡衡位位置置的的连连线线作作为为x轴轴，表表示示质质点点分分布布顺顺序；取过波源质点的振动方向作为序；取过波源质点的振动方向作为y轴，表示质点的轴，表示质点的 2意意义义：在在波波的的传传播播方方向向上上，介介质质中中质质点点在在某某一一时时刻刻相相对对各各自自 的位移的位移3形状形状：位移位移平衡位置平衡位置正弦正弦(或余弦或余弦)曲线曲线基础自测基础自测1关于振动和波的关系，下列说法中不正确的是关于振动和波的关系，下列说法中不正确的是()A振动是波的成因，波是振动的传播振动是波的成因，波是振动的传播B振振动动是是单单个个质质点点呈呈现现的的运运动动现现象象，波波是是许许多多质质点点联联合合起起来来呈呈现的运动现象现的运动现象C波的传播速度和质点振动的速度无关波的传播速度和质点振动的速度无关D波源停止振动时，波立即停止传播波源停止振动时，波立即停止传播解解析析：机机械械波波的的产产生生条条件件是是有有波波源源和和介介质质由由于于介介质质中中的的质质点点依依次次带带动动由由近近及及远远传传播播而而形形成成波波，所所以以选选项项A和和B正正确确波波的的传传播播速速度度是是波波形形由由波波源源向向外外伸伸展展的的速速度度，在在均均匀匀介介质质中中其其速速度度大大小小不不变变；而而质质点点振振动动的的速速度度和和方方向向都都随随时时间间周周期期性性地地发发生生变变化化选选项项C正正确确波波源源一一旦旦将将振振动动传传给给了了介介质质，振振动动就就会会在在介介质质中中向向远远处处传传播播；当当波波源源停停止止振振动动时时，介介质质仍仍然然继继续续传传播播波波源源振振动动的的运运动动形形式式，不不会会随随波波源源停停止止振振动动而而停止传播，即波不会停止传播选项停止传播，即波不会停止传播选项D错误错误答案：答案：D2一一列列简简谐谐横横波波在在t0时时的的波波形形图图如如图图所所示示介介质质中中x2 m处处的的质质点点P沿沿y轴轴方方向向做做简简谐谐运运动动的的表表达达式式为为y10sin(5t)cm.关关于于这这列列简简谐谐波，下列说法正确的是波，下列说法正确的是()A周期为周期为4.0 sB振幅为振幅为20 cmC传播方向沿传播方向沿x轴方向轴方向 D传播速度为传播速度为20 m/s答案：答案：C3如如图图所所示示，图图甲甲为为一一列列简简谐谐横横波波在在t20 s时时的的波波形形图图，图图乙乙是是这列波中这列波中P点的振动图象，那么该波的传播速度和传播方向是点的振动图象，那么该波的传播速度和传播方向是()Av25 cm/s，向左传播，向左传播Bv50 cm/s，向左传播，向左传播Cv25 cm/s，向右传播，向右传播 Dv50 cm/s，向右传播，向右传播解解析析：由由P点点的的振振动动图图线线判判断断出出在在t20 s时时P点点在在平平衡衡位位置置且且向向上上振振动动，再再由由波波形形图图判判断断出出波波是是向向左左传传播播的的，由由题题图图判判断断出出T2 s，100 cm，则，则v/T50 cm/s.故选项故选项B是正确的是正确的答案：答案：B4.一一列列简简谐谐横横波波沿沿直直线线传传播播，该该直直线线上上的的a、b两两点点相相距距4.42 m，下下图图中中实实、虚虚两两条条曲曲线线分分别别表表示示平平衡衡位位置置在在a、b两两点点处处质质点点的的振振动动曲曲线从图示可知线从图示可知()A此列波的频率一定是此列波的频率一定是1 HzB此列波的波长一定是此列波的波长一定是0.1 mC此列波的传播速度可能是此列波的传播速度可能是34 m/sDa点一定比点一定比b点距波源近点距波源近答案：答案：C【互动探究】【互动探究】1如何理解波长？质点振动一个周期的路程等于波长吗？如何理解波长？质点振动一个周期的路程等于波长吗？2波波速速、波波长长、频频率率的的大大小小关关系系是是什什么么？它它们们各各自自取取决决于于什什么么因因素？素？对波长、波速及频率概念的理解对波长、波速及频率概念的理解【核心突破】【核心突破】1对波长的理解对波长的理解(1)在在波波的的传传播播方方向向上上，两两个个相相邻邻的的振振动动步步调调总总是是相相同同的的质质点点间间的的距离距离(2)质点振动一个周期，波传播的距离质点振动一个周期，波传播的距离(3)在在横横波波中中两两个个相相邻邻的的波波峰峰(或或两两个个相相邻邻的的波波谷谷)之之间间的的距距离离；在在纵波中两个相邻的密部纵波中两个相邻的密部(或两个相邻的疏部或两个相邻的疏部)之间的距离之间的距离2对波速的理解对波速的理解(1)波波在在均均匀匀介介质质中中匀匀速速传传播播，波波速速就就是是指指波波在在介介质质中中的的传传播播速速度度(2)波速的大小完全由介质决定，与波的频率无关波速的大小完全由介质决定，与波的频率无关(3)在同种介质中，纵波和横波的传播速度是不同的在同种介质中，纵波和横波的传播速度是不同的(4)波速与振速的区别波速与振速的区别波波速速：波波源源振振动动几几个个周周期期，波波形形就就向向外外平平移移几几个个波波长长这这个个比比值值就就表表示示了了波波形形(或或能能量量)向向外外平平移移的的速速度度在在同同一一种种均均匀匀介介质质中中波波动动的的传播是匀速的，与波动频率无关传播是匀速的，与波动频率无关振振速速：质质点点的的振振动动速速度度波波动动中中各各质质点点都都在在平平衡衡位位置置附附近近做做周周期性振动，是变速运动，质点并不沿波的传播方向随波迁移期性振动，是变速运动，质点并不沿波的传播方向随波迁移3对频率的理解对频率的理解(1)在在波波的的传传播播方方向向上上，介介质质各各质质点点都都做做受受迫迫振振动动，其其振振动动是是由由振振源的振动引起的，故各质点的振动频率都等于振源的振动频率源的振动引起的，故各质点的振动频率都等于振源的振动频率(2)当波从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变当波从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变【典典例例1】振振源源S在在O点点做做竖竖直直方方向向的的简简谐谐运运动动，频频率率为为10 Hz，t0时时刻刻向向右右传传播播的的简简谐谐横横波波如如图图所所示示(向向左左传传播播的的简简谐谐横横波波图图中中未未画画出出)。则以下说法正确的是。则以下说法正确的是()At0时，时，x1 m处的质点振动方向向下处的质点振动方向向下Bt0时，时，x2 m处的质点振动方向向上处的质点振动方向向上Ct0.175 s时，时，x1 m处的质点处在波谷位置处的质点处在波谷位置Dt0.175 s时，时，x1 m处的质点处在波峰位置处的质点处在波峰位置自自主主解解答答t0时时，x1 m处处的的质质点点振振动动方方向向向向上上，选选项项A错错误误；根根据据波波动动传传播播的的双双向向性性和和对对称称性性，画画出出向向左左传传播播波波的的波波形形图图，t0时时，x2 m处处的的质质点点振振动动方方向向向向下下，选选项项B错错误误；波波长长为为2 m，周周期期T1/f0.1 s，波波速速vf20 m/s.t0.175 s时时，x1 m处处的的质质点点处处在在波谷位置，选项波谷位置，选项C正确，正确，D错误错误.答案答案C1下列关于简谐运动和简谐波的说法，正确的是下列关于简谐运动和简谐波的说法，正确的是()A介质中质点振动的周期不一定和相应的波的周期相等介质中质点振动的周期不一定和相应的波的周期相等B介质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等介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介质中质点振动的方向一致波的传播方向一定和介质中质点振动的方向一致D横横波波的的波波峰峰与与波波谷谷在在振振动动方方向向上上的的距距离离一一定定是是质质点点振振幅幅的的两两倍倍解解析析：波波传传播播过过程程中中每每个个质质点点都都在在前前面面质质点点的的驱驱动动力力作作用用下下做做受受迫迫振振动动，A错错误误波波速速是是波波在在介介质质中中传传播播的的速速度度，在在同同种种均均匀匀介介质质中中波波速速是是个个常常量量；质质点点振振动动速速度度随随质质点点振振动动所所处处位位置置不不断断变变化化，B、C错错误误波波峰峰、波波谷谷分分别别是是平平衡衡位位置置上上方方、下下方方最最大大位位移移处处，而而振振幅幅是是振振动动中偏离平衡位置的最大距离，中偏离平衡位置的最大距离，D正确正确答案：答案：D【互动探究】【互动探究】1波动图象和振动图象的主要区别是什么？波动图象和振动图象的主要区别是什么？2怎怎样样由由波波的的传传播播方方向向判判断断波波中中某某质质点点的的振振动动方方向向？或或者者由由质质点点的振动方向判断波的传播方向？的振动方向判断波的传播方向？波动图象和振动图象的综合应用波动图象和振动图象的综合应用【核心突破】【核心突破】1两种图象的比较两种图象的比较2.波的传播方向与质点振动方向的互判方法波的传播方向与质点振动方向的互判方法已已知知质质点点振振动动方方向向可可判判断断波波的的传传播播方方向向，或或已已知知波波的的传传播播方方向向和和某时刻的图象可判断介质质点的振动方向，常用的方法如下：某时刻的图象可判断介质质点的振动方向，常用的方法如下：当当已已知知质质点点振振动动方方向向判判断断波波的的传传播播方方向向时时，仍仍应应用用上上述述方方法法，只只不过是上述方向的逆向思维。不过是上述方向的逆向思维。【典典例例2】(2014年年阜阜阳阳模模拟拟)一一列列简简谐谐横横波波，某某时时刻刻的的图图象象如如图图甲甲所所示示，从从该该时时刻刻开开始始计计时时，质质点点A的的振振动动图图象象如如图图乙乙所所示示，则则()A波沿波沿x轴正方向传播轴正方向传播B波速是波速是20 m/sC经过经过t0.4 s，质点，质点A通过的路程是通过的路程是4 mD质点质点P比质点比质点Q先回到平衡位置先回到平衡位置思思路路点点拨拨由由质质点点A的的振振动动图图象象确确定定该该时时刻刻质质点点A的的振振动动方方向向，从从而而确确实实该该波波的的传传播播方方向向，从从波波动动图图象象中中读读出出波波长长，再再从从振振动动图图象象中中读出周期，即可算出波速读出周期，即可算出波速答案答案C2(2012年年高高考考福福建建卷卷)一一列列简简谐谐横横波波沿沿x轴轴传传播播，t0时时刻刻的的波波形形如如图图甲甲所所示示，此此时时质质点点P正正沿沿y轴轴负负方方向向运运动动，其其振振动动图图象象如如图图乙乙所所示示，则该波的传播方向和波速分别是则该波的传播方向和波速分别是()A沿沿x轴负方向，轴负方向，60 m/sB沿沿x轴正方向，轴正方向，60 m/sC沿沿x轴负方向，轴负方向，30 m/s D沿沿x轴正方向，轴正方向，30 m/s答案：答案：A巧解波的多解问题巧解波的多解问题方法概述方法概述造成波动问题多解的主要因素造成波动问题多解的主要因素(1)周期性：周期性：时间周期性：时间间隔时间周期性：时间间隔t与周期与周期T的关系不明确的关系不明确空间周期性：波传播距离空间周期性：波传播距离x与波长与波长的关系不明确的关系不明确(2)双向性：双向性：传播方向双向性：波的传播方向不确定传播方向双向性：波的传播方向不确定振动方向双向性：质点振动方向不确定振动方向双向性：质点振动方向不确定(3)波形的隐含性形成多解：波形的隐含性形成多解：在在波波动动问问题题中中，往往往往只只给给出出完完整整波波形形的的一一部部分分，或或给给出出几几个个特特殊殊点点，而而其其余余信信息息均均处处于于隐隐含含状状态态这这样样，波波形形就就有有多多种种情情况况，形形成成波波动问题的多解性动问题的多解性问题类型问题类型1如如果果题题中中的的已已知知条条件件不不能能确确定定波波的的传传播播方方向向或或者者不不能能确确定定质质点点的振动方向，则需要分情况进行讨论，此时就会出现多解现象的振动方向，则需要分情况进行讨论，此时就会出现多解现象2在在波波的的传传播播方方向向上上，如如果果两两个个质质点点间间的的距距离离不不确确定定或或相相位位之之间间关关系系不不确确定定，就就会会形形成成多多解解，若若不不能能联联想想到到所所有有可可能能的的情情况况，就就会会出出现漏解现漏解3在在波波的的传传播播方方向向上上，相相隔隔一一个个波波长长的的质质点点振振动动的的步步调调是是完完全全相相同同的的；但但如如果果题题目目中中没没有有给给定定波波的的传传播播距距离离x与与波波长长之之间间的的大大小小关关系系，就会出现多解现象就会出现多解现象4在在波波向向前前传传播播的的过过程程中中，质质点点在在各各自自平平衡衡位位置置附附近近做做简简谐谐运运动动由于简谐运动具有周期性而出现多解由于简谐运动具有周期性而出现多解即即：若若某某一一时时刻刻t各各振振动动质质点点形形成成一一波波形形，经经过过时时间间tnT(n0,1,2)，各各振振动动质质点点将将回回到到原原来来状状态态，则则tttnT时时刻刻的的波波形形与与t时刻的波形重合时刻的波形重合5波波源源的的振振动动，要要带带动动它它左左、右右相相邻邻各各质质点点的的振振动动，波波向向左左、右右两两方方向向传传播播，对对称称性性是是指指波波在在介介质质中中向向左左、右右同同时时传传播播时时，关关于于波波源源对称的左、右两质点振动情况完全相同对称的左、右两质点振动情况完全相同解题思路解题思路解决波动图象中的多解问题的一般思路：解决波动图象中的多解问题的一般思路：(1)分析出造成多解的原因分析出造成多解的原因波波动动图图象象的的周周期期性性，如如由由xnx，tnTt，求求v出出现现多多解解波传播的双向性波传播的双向性(2)由由vT进行计算，若有限定条件，再进行讨论进行计算，若有限定条件，再进行讨论【典典例例】(2014年年合合肥肥模模拟拟)如如图图所所示示实实线线是是一一列列简简谐谐横横波波在在t10时时刻刻的的波波形形，虚虚线线是是这这列列波波在在t20.5 s时时刻刻的的波波形形，这这列列波波的的周周期期T符符合：合：3Tt2t14T，问：，问：(1)若波速向右，波速多大？若波速向右，波速多大？(2)若波速向左，波速多大？若波速向左，波速多大？(3)若波速大小为若波速大小为74 m/s，波速方向如何？，波速方向如何？答案答案(1)54 m/s(2)58 m/s(3)波向左传播波向左传播本小节结束请按ESC键返回