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单击此处编辑母版文本样式,第十五章机械振动和机械波,选考部分 选修3-4,第2节 机械波,1/52,栏 目 导 航,1,2,3,4,抓知识点,抓重难点,课时跟踪检测,抓易错点,2/52,抓知识点,专心研读 领悟细微深处,1,3/52,一、机械波,1,形成条件,(1)有发生机械振动_,(2)有传输_，如空气、水等,2,传输特点,(1)传输振动形式、传输_、传输信息,(2)质点不随波_,3,机械波分类,(1)横波：振动方向与传输方向_，有波峰和波谷,(2)纵波：振动方向与传输方向_，有疏部和密部,波源,介质,能量,迁移,垂直,在同一直线上,4/52,4,机械波描述,(1)波长(,)：在波动中，振动相位总是_两个_质点间距离,在横波中，两个相邻波峰(或波谷)间距离等于_,在纵波中，两个相邻密部(或疏部)间距离等于_,(2)频率(,f,)：波频率等于波源振动频率,(3)波速(,v,)：单位时间内机械波在介质中所传输距离,相同,相邻,波长,波长,5/52,6/52,5,波图象,(1)坐标轴：横坐标表示沿波传输方向上各个质点_，纵坐标表示该时刻各个质点离开平衡位置_,(2)意义：表示在波传输方向上，某时刻各质点离开_位移,平衡位置,位移,平衡位置,7/52,加深了解,两种图象比较,图象类型,振动图象,波图象,研究对象,一个振动质点,沿波传输方向上全部质点,研究内容,该质点位移随时间改变规律,某时刻全部质点空间分布规律,图象,8/52,图象类型,振动图象,波图象,物理意义,表示某质点各个时刻位移,表示某时刻各质点位移,图象信息,(1)质点振动周期,(2)质点振幅,(3)各时刻质点位移,(4)各时刻速度、加速度方向,(1)波长、振幅,(2)任意一质点在该时刻位移,(3)任意一质点在该时刻加速度方向,(4)传输方向、振动方向互判,形象比喻,统计着一个人一段时间内活动录像带,统计着许多人某时刻动作、表情集体照片,图象改变,随时间推移，图象延续，但已经有形状不变,随时间推移，图象沿传输方向平移,一完整曲线占横坐标距离,表示一个周期,表示一个波长,9/52,判断正误,1在水平方向传输波为横波(),2在机械波中各质点不随波传输而迁移(),3经过波图象能够找出任一质点在任意时刻位移(),4机械波在传输过程中，各质点振动周期、起振方向都相同(),5机械波在一个周期内传输距离就是振幅4倍(),6波速表示介质中质点振动快慢(),即时突破,10/52,二、波干涉和衍射现象、多普勒效应,1,波干涉和衍射,波干涉,波衍射,条件,两列波_必须相同,发生显著衍射条件：障碍物或孔_与波长相当,现象,形成加强区和减弱区相互隔开稳定_,波能够_障碍物或孔继续向前传输,频率,尺寸,干涉图样,绕过,11/52,加深了解,1稳定干涉中，振动加强区域和振动减弱区域空间位置是不变加强区域中心质点振幅等于两列波振幅之和，减弱区域中心质点振幅等于两列波振幅之差,2振动加强条件是两波源到该区域中心距离之差等于波长整数倍，振动减弱条件是两波源到该区域中心距离之差等于半波长奇数倍,3只有符合干涉条件两列波相遇时才能产生干涉现象；任何波都能发生衍射现象，而发生显著衍射现象需要一定条件,12/52,2,多普勒效应,(1)多普勒效应：当波源和观察者之间有相对运动时，观察者会感到波频率发生改变，这种现象叫做多普勒效应,(2)波源频率与观察者接收到波频率,波源频率等于单位时间内波源发出完全波个数,观察者接收到波频率等于观察者在单位时间内接收到完全波个数,13/52,(3)多普勒效应产生,当波源和观察者相对于介质都不动时，观察者接收到波频率等于波源频率,波源相对于介质不动，当观察者靠近波源运动时，观察者接收到波频率增大；当观察者远离波源运动时，观察者接收到波频率减小，当观察者运动速度与波速相等时接收不到波,观察者相对于介质不动，当波源靠近观察者时，观察者接收到波频率增大；当波源远离观察者时，观察者接收到波频率减小,注意：,发生多普勒效应时，波源频率没有发生改变，只是观察者接收到波频率发生了改变,14/52,判断正误,1两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象(),2一切波都能发生衍射现象(),3多普勒效应说明波源频率发生改变(),4观察者接收到波频率发生改变原因是观察者与波源之间有相对运动(),即时突破,15/52,抓重难点,动手演练 掌握提分技巧,2,16/52,1,波动图象信息(如右图所表示),(1)直接读取振幅,A,和波长,，以及该时刻各质点位移,(2)确定某时刻各质点加速度方向，并能比较其大小,(3)结合波传输方向可确定各质点振动方向或由各质点振动方向确定波传输方向,重难点,1,波动图象与波速公式应用,17/52,(多项选择),(年海南卷),一列沿,x,轴正方向传输简谐横波在,t,0时刻波形以下列图所表示，质点,P,x,坐标为3 m已知任意振动质点连续2次经过平衡位置时间间隔为0.4 s以下说法正确是(),A波速为4 m/s,B波频率为1.25 Hz,C,x,坐标为15 m质点在,t,0.6 s时恰好位于波谷,D,x,坐标为22 m质点在,t,0.2 s时恰好位于波峰,E当质点,P,位于波峰时，,x,坐标为17 m质点恰好位于波谷,例 1,18/52,【答案】,BDE,19/52,(年重庆卷),右图为一列沿,x,轴正方向传输简谐机械横波某时刻波形图，质点,P,振动周期为0.4 s求该波波速并判断,P,点此时振动方向,例 2,【答案】,2.5 m/s沿,y,轴正方向,20/52,波传输方向与质点振动方向互判方法,提分秘笈,内容,图象,“,上下,坡,”,法,沿波传输方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动,21/52,内容,图象,“,同侧,”,法,波形图上某点表示传输方向和振动方向箭头在图线同侧,“,微平,移,”,法,将波形沿传输方向进行微小平衡，再由对应同一x坐标两波形曲线上点来判断振动方向,22/52,(年福建卷)简谐横波在同一均匀介质中沿,x,轴正方向传输，波速为,v,.若某时刻在波传输方向上，位于平衡位置两质点,a,、,b,相距为,s,，,a,、,b,之间只存在一个波谷，则从该时刻起，以下四幅波形图中质点,a,最早抵达波谷是(),跟踪训练 1,23/52,答案：,D,24/52,(年四川卷)平静湖面传输着一列水面波(横波)，在波传输方向上有相距3 m甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下30次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰，这列水面波(),A频率是30 Hz,B波长是3 m,C波速是1 m/s,D周期是0.1 s,跟踪训练 2,答案：,C,25/52,求解波动图象与振动图象综合类问题可采取“一分、一看、二找”方法,重难点,2,振动图象和波图象关联分析,26/52,如图甲所表示为一列简谐横波在,t,20 s时波形图，图乙是这列波中,P,点振动图象，那么该波传输速度和传输方向是(),A,v,25 cm/s，向左传输,B,v,50 cm/s，向左传输,C,v,25 cm/s，向右传输,D,v,50 cm/s，向右传输,例 3,27/52,【答案】,B,28/52,(年天津卷)下列图甲为一列简谐横波在某一时刻波形图，,a,、,b,两质点横坐标分别为,x,a,2 m和,x,b,6 m，图乙为质点,b,从该时刻开始计时振动图象以下说法正确是(),A该波沿,x,方向传输，波速为1 m/s,B质点,a,经过4 s振动旅程为4 m,C此时刻质点,a,速度沿,y,方向,D质点,a,在,t,2 s时速度为零,跟踪训练 3,29/52,答案：,D,30/52,造成波动问题多解主要原因有：,1周期性,(1)时间周期性：时间间隔,t,与周期,T,关系不明确,(2)空间周期性：波传输距离,x,与波长,关系不明确,2,双向性,(1)传输方向双向性：波传输方向不确定,(2)振动方向双向性：质点振动方向不确定,3,波形隐含性形成多解,在波动问题中，往往只给出完整波形一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态这么，波形就有各种情况，形成波动问题多解性,重难点,3,波多解问题,31/52,(年新课标全国卷,),甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿,x,轴正向和负向传输，波速均为,v,25 cm/s.两列波在,t,0时波形曲线以下列图所表示求：,(1),t,0时，介质中偏离平衡位置位移为16 cm全部质点,x,坐标；,(2)从,t,0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为16 cm质点时间,例 4,32/52,【解析】,(1)两列波振幅均为8 cm，故偏离平衡位置位移为16 cm质点应为两列波波峰相遇处质点,依据波形图可知，甲、乙波长分别为,乙,60 cm，,甲,50 cm,则甲、乙两列波波峰坐标分别为,x,甲,(50,k,1,50)cm(,k,1,0，1，2，3，,),x,乙,(50,k,2,60)cm(,k,2,0，1，2，3，,),综上分析，全部波峰和波峰相遇质点,x,坐标应为,x,(50300,n,)cm(,n,0，1，2，3，,),33/52,【答案】,(1),x,(50300,n,)cm(,n,0，1，2，3，)(2)0.1 s,34/52,提分秘笈,35/52,一列简谐横波沿直线传输，某时刻该列波上恰好经过平衡位置两质点相距6 m，且这两质点之间波峰只有一个，则该简谐波可能波长为(),A4 m、6 m和8 m,B6 m、8 m和12 m,C4 m、6 m和12 m,D4 m、8 m和12 m,跟踪训练 4,36/52,解析：,依据题意，可能波形有三种，如图所表示：,答案：,C,37/52,重难点,4,波干涉、衍射、多普勒效应,38/52,2,多普勒效应成因分析,(1)接收频率：观察者接收到频率等于观察者在单位时间内接收到完全波个数,(2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到频率变大，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到频率变小,39/52,(多项选择),(年全国卷),两列振动方向相同、振幅分别为,A,1,和,A,2,相干简谐横波相遇以下说法正确是(),A波峰与波谷相遇处质点振幅为|,A,1,A,2,|,B波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置位移一直为,A,1,A,2,C波峰与波谷相遇处质点位移总是小于波峰与波峰相遇处质点位移,D波峰与波峰相遇处质点振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点振幅,例 5,40/52,【解析】,波峰与波谷相遇时，振幅相消，故实际振幅为|,A,1,A,2,|，故选项A正确；波峰与波峰相遇处，质点振幅最大，合振幅为,A,1,A,2,，但此处质点仍处于振动状态中，其位移随时间按正弦规律改变，故选项B错误；振动减弱点和加强点位移随时间按正弦规律改变，选项C错误；波峰与波峰相遇时振动加强，波峰与波谷相遇时振动减弱，加强点振幅大于减弱点振幅，故选项D正确,【答案】,AD,41/52,在学校运动场上50 m直跑道两端，分别安装了由同一信号发生器带动两个相同扬声器两个扬声器连续发出波长为5 m声波一同学从该跑道中点出发，向某一端点迟缓行进10 m在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱次数为(),A2B4,C.6D8,解析：,该同学在中点时，因为该点到两波源距离差,x,1,0，则该点为加强点，向某一方向迟缓行进10 m时，,x,2,35 m15 m20 m4,，则该点仍为加强点所以，在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱次数为4次，选项B正确,答案：,B,跟踪训练 5,42/52,(多项选择)右图中,S,为在水面上振动波源，,M,、,N,是水面上两块挡板，其中,N,板能够上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得,A,处水面没有振动，为使,A,处水面也能发生振动，可采取方法是(),A使波源频率增大,B使波源频率减小,C移动,N,使狭缝间距增大,D移动,N,使狭缝间距减小,解析：,使孔满足显著衍射条件即可，或将孔变小，或将波长变大，B、D正确,答案：,BD,跟踪训练 6,43/52,(多项选择)以下列图甲所表示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上往返摆动，据图乙，以下关于女同学感受说法正确是(),跟踪训练 7,44/52,A女同学从,A,向,B,运动过程中，她感觉哨声音调变高,B女同学从,E,向,D,运动过程中，她感觉哨声音调变高,C女同学在点,C,向右运动时，她感觉哨声音调不变,D女同学在点,C,向左运动时，她感觉哨声音调变低,答案：,AD,45/52,抓易错点,亲身体会 击破微弱步骤,3,46/52,如图所表示，实线和虚线分别是沿,x,轴传输一列简谐横波在,t,0和,t,0.06 s时刻波形图已知在,t,0时刻，,x,1.5 m处质点向,y,轴正方向运动,(1)判断该波传输方向；,(2)若3,T,0.06 s4,T,，求该波波速大小,例 1,易错点,1,对机械波多解性，易丢波周期性,47/52,【答案】,(1)沿,x,轴正方向(2)75 m/s,【错后感悟】,一是判断传输方向发生错误，二是丢波周期性.,48/52,如图所表示表示两列相干水波叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷设两列波振幅均为5 cm，且图示范围内振幅不变，波速和波长分别为1 m/s和0.5 m,C,点是,BE,连线中点，以下说法中正确是(),A图示时刻,C,点正处于平衡位置且向水面下运动,B从图示时刻起经0.25 s，,B,点经过旅程为20 cm,C,C,、,E,两点都保持静止不动,D图示时刻,A,、,B,两点竖直高度差为10 cm,例 2,易错点,2,对波干涉现象，某点是振动加强还是减弱犯错,49/52,50/52,【答案】,B,【错后感悟】,对于,C,点振动情况，不知道是加强还是减弱,51/52,Thank you for watching,52/52,
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