高考物理机械波考点归纳总结.ppt

目录,第,2,讲机械波,本节目录,基础再现对点自测,知能演练轻巧夺冠,考点探究讲练互动,技法提炼思维升华,要点透析直击高考,基础再现对点自测,知识清单,一、机械波,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,_,、传递信息,(2),质点并不随波迁移,3,机械波的分类,波源,介质,能量,垂直,二、描述机械波的物理量,1,波长,：,在波动中振动相位总是,_,的两个相邻质点间的距离用,“,”,表示,2,频率,f,：,在波动中，介质中各质点的振动频率都是相同的，都等于,_,的振动频率,3,波速,v,、波长,和频率,f,、周期,T,的关系,公式：,机械波的速度大小由,_,决定，与机械波的频率无关,相同,波源,介质,三、机械波的图象,1,图象：,在平面直角坐标系中，用横坐标表示介质中各质点的,_,，用纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的,_,，连接各位移矢量的末端，得出的曲线即为波的图象，简谐波的图象是正弦,(,或余弦,),曲线,2,物理意义：,某一时刻介质中各质点相对,_,的,位移,四、波的衍射和干涉,1,波的衍射定义：,波可以绕过障碍物继续传播的现象,2,发生明显衍射的条件：,只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长,_,，或者,_,时，才会发生明显,的衍射现象,平衡位置,位移,平衡位置,相差不多,小于波长,3,波的叠加原理：,几列波相遇时能保持各自的运动状态，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的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位移的矢量和,4,波的干涉,(1),定义：频率相同的两列波叠加时，某些区域的振动,_,、某些区域的振动,_,，这种现象叫波的干涉,(2),条件：两列波的频率相同,5,干涉和衍射是波特有的现象，波同时还可以发生反射、折射,五、多普勒效应,由于波源与观察者互相,_,或者互相,_,时，接收到,的波的,_,与波源频率不相等的现象,加强,减弱,靠近,远离,频率,热身体验,1.,一列波由波源向周围传播，下列说法不正确的是,(,),A,介质中各质点由近及远的传播开去,B,波源的振动形式由近及远地传播开去,C,介质中各质点只是振动而没有迁移,D,介质中各质点振动的能量由近及远的传播开去,2,(2011,高考北京卷,),介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点,(,),A,它的振动速度等于波的传播速度,B,它的振动方向一定垂直于波的传播方向,C,它在一个周期内走过的路程等于一个波长,D,它的振动频率等于波源的振动频率,热身体验答案与解析,1,解析：选,A.,介质中的质点并没有随波迁移,所以,A,错误,.,2,解析：选,D.,波在同一种介质中传播时速度恒定，而质点的振动是变速运动，,A,错误；纵波的传播方向与质点的振动方向平行，,B,错误；质点在一个周期内走过的路程为振幅的,4,倍，与波长无关,C,错误；由于质点做的是受迫振动,因此它的振动频率与波源的振动频率相同，,D,正确,3,解析：选,B.,由波的图象的意义知,A,、,C,错,B,对；只有简谐波的图象是正弦,(,余弦,),曲线，,D,错,4,解析：选,B.,干涉、衍射是波共有的特性，所以,A,错误干涉具备两波频率相同、波源性质相同的条件，,B,正确当满足,d,时产生明显的衍射现象，而衍射现象是一定会产生的，所以,C,错误在干涉图样中，位移随时间时刻发生变化，,D,错误,5,解析：选,B.,当观察者靠近波源时,可以观测到频率增大,当观察者远离波源时，可以观测到频率减小,因此,B,正确,A,错误；两者远离的速度越来越小,观测到的频率越来越大,C,错；多普勒效应是一切波的共性，因此,D,错,一、振动图象与波动图象的比较,波的振动图象与波动图象虽然形状相同，但所研究的对象、意义、特点等有所不同所以，要掌握两者的区别及在某些情况下两者的相互转化,.,要点透析直击高考,振动图象,波动图象,研究对象,某一振动质点,沿波传播方向所有质点,图象意义,某一质点位移随时间变化规律,某时刻所有质点相对平衡位置的位移,图象特点,振动图象,波动图象,图象信息,(1),周期、振幅,(2),各时刻质点的位移,(3),速度、加速度的方向,(1),波长、振幅,(2),任意一质点该时刻的位移,(3),任意一质点在该时刻加速度的方向,图象变化,随时间推移图象延续，但已有形状不变,随时间推移，图象沿传播方向平移,一个完整曲线对应横坐标,一个周期,一个波长,即时应用,1,(2013,三亚调研,),图甲为一列简谐横波在,t,0.10 s,时刻的波形图，,P,是平衡位置为,x,1 m,处的质点，,Q,是平衡位置为,x,4 m,处的质点,图乙为质点,Q,的振动图象,则,(,),A,t,0.10 s,时，质点,Q,的速度方向向上,B,该波沿,x,轴正方向传播,C,该波的传播速度为,40 m/s,D,从,t,0.10 s,到,t,0.25 s,，质点,P,通过的路程为,30 cm,2,质点振动方向与波传播方向的互判,图象,方法,微平移法：沿波的传播方向将波的图象进行一微小平移,然,后由两条波形曲线来判断,由图可判定：,t,时刻质点,A,振动方向向下，质点,B,振动方向向上，质点,C,振动方向向下,“,上、下坡,”,法：沿着波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向上振动，即,“,上坡下、下坡上,”,例如：图中，,A,点向上振动,B,点向下振动,C,点向上振动,逆向描迹法：逆着波的传播方向用铅笔描波形曲线，笔头向上动,质,点的振动方向向上,笔,头向下动，质点的振动方向就向下,三、干涉加强点与减弱点的判断方法,1,条件判断法,振动频率相同、振动情况完全相同的两列波叠加时,加强、减弱条件如下：设点到两波源的距离差为,r,当,r,n,(,n,0,1,2,，,),时为加强点，当,r,(,n,0,1,2,，,),时为减弱点,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,即时应用,3,如图表示两个相干波源,S,1,、,S,2,产生的波在同一种均匀介质中相遇图中实线表示波峰，虚线表示波谷，,c,和,f,分别为,ae,和,bd,的中点，则：,(1),在,a,、,b,、,c,、,d,、,e,、,f,六点中,振动加强的点是,_,.,振动减弱的点是,_,(2),若两振源,S,1,和,S,2,振幅相同，此时刻位移为零的点是,_,解析：,(1),a,、,e,两点分别是波谷与波谷、波峰与波峰相交的点，故此两点为振动加强点；,c,点处在,a,、,e,连线上，且从运动的角度分析,a,点的振动形式恰沿该线传播，故,c,点是振动加强点，同理,b,、,d,是减弱点，,f,也是减弱点,(2),因为,S,1,、,S,2,振幅相同，振动最强区的振幅为,2,A,，最弱区的振幅为零，位移为零的是,b,、,d,.,答案：,(1),a,、,c,、,e,b,、,d,、,f,(2),b,、,d,考点,1,波的形成和传播,(2012,高考浙江卷,),用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波某一时刻的波形如图所示，绳上,a,、,b,两质点均处于波峰位置,.,下列说法正确的是,(,),A,a,、,b,两点之间的距离为半个波长,B,a,、,b,两点振动开始时刻相差半个周期,C,b,点完成全振动次数比,a,点多一次,D,b,点完成全振动次数比,a,点少一次,考点探究讲练互动,例,1,【,解析,】,由题图知,a,、,b,两点之间的距离为一个波长，,a,、,b,两点振动开始时刻相差一个周期，知,A,、,B,错误；由波是向右传播的，知,C,错误，,D,正确,【,答案,】,D,考点,2,波动图象和振动图象的综合应用,(2012,高考福建卷,),一列简谐横波沿,x,轴传播，,t,0,时刻的波形如图甲所示,此时质点,P,正沿,y,轴负方向运动,其振动图象如图乙所示,则该波的传播方向和波速分别是,(,),A,沿,x,轴负方向，,60 m/s,B,沿,x,轴正方向，,60 m/s,C,沿,x,轴负方向，,30 m/s D,沿,x,轴正方向，,30 m/s,例,2,【,答案,】,A,考点,3,波的干涉,波源,S,1,和,S,2,振动方向相同，频率均为,4 Hz,，分别置于均匀介质中,x,轴上的,O,、,A,两点处，,OA,2 m,如图所示,.,两波源产生的简谐横波沿,x,轴相向传播，波速为,4 m/s.,已知两波源振动的初始相位相同求：,(1),简谐横波的波长；,(2),OA,间合振动振幅最小的点的位置,例,3,【,答案,】,见解析,易错辨析 忽视波的双向性和周期性造成错解,技法提炼思维升华,【,答案,】,B,【,真知灼见,】,1.,造成波动问题多解的主要因素有：,(1),周期性,时间周期性：时间间隔,t,与周期,T,的关系不明确,.,空间周期性：波传播距离,x,与波长,的关系不明确,.,(2),双向性,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,.,2.,解答此类问题，首先要考虑波传播的,“,双向性,”,，例如，,nT,时刻向右传播的波形和,nT,时刻向左传播的波形相同,.,其次要考虑波传播的,“,周期性,”,，时间、传播距离都要写成周期、波长的整数倍加,“,零头,”,的形式,.,3.,计算波速既可应用,v,f,或,v,/,T,也可以应用,v,x,/,t,.,知能演练轻巧夺冠,本部分内容讲解结束,按,ESC,键退出全屏播放,实验十二探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度,本节目录,基础理论储备,知能优化演练,创新实验评析,经典例题展示,基础理论储备,实验步骤,1,做单摆：,选取一段,1 m,左右的细线，让线的一端穿过小球上的小孔，然后打一个比小孔稍大一些的线结把线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸出桌面之外，让摆球自由下垂，在单摆平衡位置处做上标记，如图所示,2,测摆长：,用米尺量出悬线长,l,，精确到毫米；用游标卡尺测量摆球的直径,d,，也精确到毫米,l,就是单摆的,摆长,3,测周期：,把此单摆从平衡位置拉开一个角度，并使这个角度不大于,10,，然后释放小球当摆球摆动稳定后经过平衡位置时用秒表开始计时，测量单摆全振动,30,次,(,或,50,次,),的时间，求出一次全振动的时间，即单摆的振动周期反复测量三次，计算出测得的周期的平均值,4,改变摆长，重做几次实验,误差分析,1,系统误差,主要来源于单摆模型本身是否符合要求即悬点是否固定，摆球是否可看做质点，球、线是否符合要求，摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内摆动以及测量哪段长度作为摆长等只要注意了上面这些问题，就可以使系统误差减小到远小于偶然误差而忽略不计的程度,2,偶然误差,主要来自时间,(,即单摆周期,),的测量上，因此要注意测准时间,(,周期,),要从摆球通过平衡位置开始计时，并采用倒计时计数的方法，即,4,3,2,1,0,1,2,，,在数,“,零,”,的同时按下秒表开始计时不能多计或漏计摆动次数为了减小偶然误差，应进行多次测量后取平均值,注意事项,1,选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线，长度一般在,1 m,左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过,2 cm.,2,单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象,3,注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过,10,，可通过估算振幅的办法掌握,4,摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆,5,计算单摆的振动次数时，应从摆球通过最低位置时开始计时，以后摆球从同一方向通过最低位置时进行计数，且在数,“,零,”,的同时按下秒表，开始计时计数,考点,1,实验操作及误差分析,(2011,高考福建卷,),某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中：,(1),用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图所示，则该摆球的直径为,_cm.,(2),小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是,_,(,填选项前的字母,),经典例题展示,例,1,为了能将摆球视为质点和减少空气阻力引起的相对误差，应选密度较大体积较小的摆球，故,D,错误,【,答案,】,(1)0.97,(2)C,考点,2,实验数据处理,某同学在做利用单摆测重力加速度的实验中，先测得摆线长为,97.50 cm,，摆球直径为,2.0 cm,，然后用秒表记录了单摆振动,50,次所用的时间，如图所示，则：,例,2,(1),该摆摆长为,_ cm,，秒表的示数为,_ s.,(2),实验中测得,5,种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录数据如下：,试以,l,为横坐标、,T,2,为纵坐标，作出,T,2,l,的图象，并利用此图象求出重力加速度,l,/m,0.5,0.8,0.9,1.0,1.2,T,/s,1.42,1.79,1.90,2.00,2.20,T,2,/s,2,2.02,3.20,3.61,4.00,4.84,【,答案,】,(1)98.50,99.7,(2),图象见解析,9.86 m/s,2,创新实验评析,【,范例,】,甲,在,“,探究单摆周期与摆长的关系,”,实验中，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图甲所示,光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值,R,随时间,t,变化图线如图乙所示，则该单摆的振动周期为,_,若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径,2,倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将,_(,填,“,变大,”,、,“,不变,”,或,“,变小,”,),，图乙中的,t,将,_(,填,“,变大,”,、,“,不变,”,或,“,变小,”,),【,答案,】,2,t,0,变大变大,【,名师点评,】,本实验的创新之处在于利用光敏电阻阻值随光照变化的特点，设计自动计数的实验方案，有效的减少误差,知能优化演练,本部分内容讲解结束,按,ESC,键退出全屏播放,