物理全程复习方略配套(沪科版)选修3-4.1.2机-械-波省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

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例,横,波,凹凸相间；,有_、,_,绳波等,纵,波,在同一条直线上,疏密相间；,有_、,_,弹簧波、,声波等,波峰,波谷,密部,疏部,垂直,第3页,3.(1)波长:在波动中，对平衡位置位移总是相等两个_,质点间距离，用表示.波长由频率和波速共同决定.,横波中，相邻两个_(或_)之间距离等于波长.,纵波中，相邻两个_(或_)之间距离等于波长.,(2)频率:波频率由_决定，等于波源振动频率.在任,何介质中频率不变.,(3)波速:波传输速度,波速由_决定,与波源无关.,(4)波速公式：v=_=_或v=_.,相邻,波峰,波谷,密部,疏部,波源,介质,f,第4页,1.波速与振速区分,波源振动几个周期,波形就向外平移几个波长,这个比值就表,示了波形(或能量)向外平移速度,即波速.在同一均匀介质中,波动传输是匀速,与波源振动频率无关.质点振动速度,即为振速,波动中各质点都在平衡位置附近做周期性振动,是变,速运动,质点并没有沿波传输方向随波迁移.,第5页,2.振动与波动区分和联络,名称,项目,振动,波动,区,别,研究对,象不一样,振动是单个质点以平,衡位置为中心所做,往复运动,波动是介质中大量质点,依次发生振动而形成,“集体运动”,产生原,因不一样,振动是因为质点所受,回复力作用结果,波动是因为介质中相邻质,点带动作用而形成,第6页,名称,项目,振动,波动,区,别,能量,改变,情况,不一样,振动过程动能和势,能不停地相互转,化，总机械能守恒,联,系,振源将机械能传递给它相邻质点，,这个质点再将能量传递给下一质点，,每个质点在不停地吸收和放出能量，,从而把波源能量传输出去，是一个,能量传输过程,（1）振动是波动成因，波动是振动在介质中传输.,（2）波动周期等于质点振动周期.,（3）有振动不一定有波动，因为波形成还需要有传输振动介质.但有,波动一定有振动.,（4）波源停振后，介质中波动并不马上停顿，而是继续向远处传输，直,到振动能量完全损失尽.,第7页,考点2,波图像,1.坐标轴,x轴：各质点_连线.,y轴：沿质点振动方向，表示质点_.,2.物理意义：表示介质中各质点在某一时刻相对各自_,位移.,平衡位置位移,平衡位置,第8页,3.图像形状:简谐波图像是_(或余弦)曲线,如图所表示.,正弦,第9页,1.振动图像与波图像比较,两种图像,比较内容,振动图像,波图像,图像意义,一质点位移随时,间改变规律,某时刻全部质点相,对平衡位置位移,图像特点,A,-A,O,T,t/s,x/cm,A,-A,O,x/m,y/m,第10页,两种图像,比较内容,振动图像,波图像,图像信息,图像改变,一完整曲线,对应横坐标,（1）振动周期、振幅,（2）各时刻质点位移、速,度、加速度（包含大小、方向）,（1）波长、振幅,（2）任意一质点此刻,位移和加速度方向,随时间推移图像延续，,但原有形状不变,随时间推移，图像沿,传输方向平移,一个周期,一个波长,第11页,2.质点振动方向与波传输方向互判方法,图 象,方 法,微平移法：沿波传输方向将波图像,进行一微小平移，然后由两条波形曲线,来判断.,比如：波沿x轴正方向传输，t时刻波形,曲线如图中实线所表示.将其沿v方向移,动一微小距离x，取得如图中虚线所,示图线.,能够判定：,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,.,O,A,B,C,A,B,C,t,时刻波形,v,x/m,y/m,平移后波形,第12页,图 象,方 法,“上、下坡”法:,沿着波传输方向看，上坡点向下振,动，下坡点向上振动，即“上坡下、,下坡上”.,比如：在图中，A点向上振动，B点向下,振动，C点向上振动.,同侧法:,质点振动方向与波传输方向,在波图像同一侧,.,如图所表示,.,O,A,C,v,x/m,y/m,B,O,v,x/m,y/m,第13页,考点3,波特有现象,1.波干涉和衍射,波,干,涉,波,衍,射,条,件,现,象,两列波频率_、,_一致,显著条件：障碍物或孔_,比波长小或相差不多,形成加强区和减弱区相互,隔开稳定_,波能够_或孔继续向,前传输,相同,尺寸,干涉图样,绕过障碍物,步调,第14页,2.多普勒效应,声源和观察者之,间有_,多普勒,效应,观察者感到,_发生改变,声源频率_，观察,者接收到频率_,现,象,实,质,相对运动,不变,改变,频率,第15页,1.波干涉与波衍射比较,内容,衍射和干涉,定 义,现 象,可观察到显著,现象条件,相同点,波衍射,波干涉,波能够绕过,障碍物继续,传输现象,波能偏离直线,而传到直线传,播以外空间,缝、孔或障碍,物尺寸跟波,长相差不多或,者小于波长,干涉和衍射,是波特有,现象,频率相同两,列波叠加，使,一些区域振,动加强，一些,区域振动减,弱现象,干涉图样稳,定，振动强弱,区域相间分,布，加强区、,减弱区位置不变,两列波频率,相同,第16页,2.对波干涉现象分析和了解,(1)振动加强点实质是“齐步走”，振动减弱点实质是“唱反调”.,在干涉现象中，振动加强区域是指该区域内质点振动振幅最大，质点振动能量大,而且一直最大.而不是指位移一直最大，其实质是两列波引发该点振动步调一致，即“齐步走”.当两列波引发振动方向一直相同时，该点对平衡位置位移才能够到达最大值，即振幅A=A,1,+A,2,.它位移x是随时间而改变，x范围：-(A,1,+A,2,)xA,1,+A,2,.,第17页,振动减弱区域是指该区域内质点振动振幅最小，质点振动能量小,而且一直最小.而不是指位移一直为零，其实质是两列波引发该点振动步调相反，即“唱反调”.当两列波引发振动方向一直相反时，该点对平衡位置位移才能够到达最小值，即振幅A=|A,1,-A,2,|.它位移x是随时间而改变，x范围：,-|A,1,-A,2,|x|A,1,-A2,|.,第18页,(2)振动加强点位于振动“加强带”上，振动减弱点位于振动“减弱带”上.,波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇处，一定是加强，用一条平滑曲线将以上各点连接起来，这条线上点都是加强；而波峰与波谷相遇处，一定是减弱，把以上各点用平滑曲线连接起来，这条线上点都是减弱；加强点和减弱点之间各个质点振幅介于加强点和减弱点振幅之间.,振动加强区域和振动减弱区域相互间隔，而不是振动加强点和振动减弱点相互间隔,.,振动加强点位于一条线上，即振动“加强带”；振动减弱点也位于一条线上，即振动“减弱带”,.,振动加强点和振动减弱点与位置相关，不随时间而改变,.,第19页,振动图像和波动图像综合应用,【例证1】一列简谐横波沿x轴正方向传输,图甲是波传输到x=,5 mM点时波形图,图乙是质点N(x=3 m)从此时刻开始计时,振动图像,Q是位于x=10 m处质点,则:,第20页,(1)Q点开始振动时,振动方向怎样?,(2)经过多长时间,Q点第一次抵达波峰?,【解题指南】,解答本题应把握以下三点:,(1)判断处于波前质点振动方向.,(2)由波动图像得到波长,由振动图像得到周期.,(3)由v=求波速,由t=求时间.,第21页,【自主解答】,(1)在如图甲所表示时刻,处于波前质点M振动,方向向下,故Q点开始振动时,振动方向也向下.,(2)由图甲能够看出波长=4 m,由图乙能够看出周期T=4 s,所以波速v=1 m/s.由图甲还能够看出,最前面波峰距Q,点距离x=8 m,故最前面波峰传输到Q点,也就是Q点第,一次出现波峰时间为t=s=8 s.,答案：,(1)向下 (2)8 s,第22页,【总结提升】,解答振动图像与波动图像综合问题关键点,(1)分清振动图像与波动图像.此问题很简单,只要看清横坐标表示意义即可,横坐标为x则为波动图像,横坐标为t则为振动图像.,(2)看清横、纵坐标单位.尤其要注意单位前数量级.,(3)找准波动图像对应时刻.,(4)找准振动图像对应质点.,第23页,对易错原因详细分析以下,易错角度,错误原因,认为Q点开始起振时,振动方向与N点相同,不清楚波实质,不清楚由,于“带动作用”介质中每个质,点起振方向都与波源起振,方向相同;而波前质点振,动情况与波源起振情况相同,第24页,认为波动图像随时间推移图像延续,原有形状不变.,画出了如图所表示波形图,得出从图甲时刻到Q点第一次出现波峰时间为 T=5 s错误结论.,混同振动图像与波动图像特点,实际上伴随时间推移，波动图像沿波传输方向平移，应依据平移距离和波速求解,第25页,波多解性问题,【例证2】(南昌模拟)(17分)如图所表示实线是一列简谐横波在t,1,=0时刻波形，虚线是这列波在t,2,=0.5 s时刻波形，这列波周期T符合：3Tt,2,-t,1,4T,问：,第26页,(1)若波速向右，波速多大？,(2)若波速向左，波速多大？,(3)若波速大小为74 m/s，波速方向怎样？,【解题指南】,解答本题应注意以下四点:,(1)写出传输距离与波长关系进而知道传输时间与周期关系;,(2)依据限定条件确定k取值;,(3)由波速公式求波速;,(4)依据传输距离判断波传输方向.,第27页,【规范解答】,(1)波向右传输时,传输距离x满足,x=k+(k=0，1，2，3)(2分),由t=知 (1分),传输时间满足t=kT+T(k=0，1，2，3)(1分),因为3Tt,2,-t,1,4T,所以k取3,故t=3T+T(1分),由波形图知=8 m(1分),波速v=(1分),解得v=54 m/s(1分),第28页,(2)波向左传输时传输距离x满足,x=k+(k=0，1，2，3，)(2分),传输时间满足t=kT+T(k=0，1，2，3)(1分),由3Tt,2,-t,1,f;相反,声源远离B处人,则他接收到频率变小,即f,2,ff,2,.,答案：,(1)A、B (2)f,1,ff,2,第62页,9.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,O、A两点处，OA=2 m，如图所表示.两波源产生简谐横波沿x轴相向传输，波速为4 m/s.已知两波源振动初始相位相同.求：,(1)简谐横波波长；,(2)OA间合振动振幅最小点位置.,【解题指南】,先依据波长、波速和频率关系求出波长，然后由振动减弱点满足条件确定其位置.,第63页,【解析】,(1)设简谐横波波长为，频率为f，则v=f，代入,已知数据，得=1 m.,(2)以O为坐标原点，设P为OA间任意一点，其坐标为x，则两,波源到P点波程差,l,=x-(2-x),0 x2.其中x、,l,以m为单,位.,合振动振幅最小点位置满足,l,=(k+),k为整数，所以,由0 x2可知-k ，故k=-2、-1、0、1.,解得：x=0.25 m,0.75 m,1.25 m,1.75 m.,答案：,(1)1 m (2)看法析,第64页,10.(1)(卢湾区模拟)如图所表示是波碰到小孔或障碍物后图像，图中每两条实线间距离表示一个波长，其中正确图像是(),第65页,(2)如图所表示是一列横波上A、B两质点振动图像，该波由A传向B，两质点沿波传输方向上距离x=4.0 m，波长大于,3.0 m，求这列波波速.,第66页,【解析】,(1)选B.A图孔尺寸比波长大得多,不会发生显著衍射现象,A错;B、C图中障碍物大小比波长小故能够发生显著衍射现象,B对,C错.D图中孔大小与波长相差不多，应发生显著衍射现象,D错.,(2)由振动图像可知,质点振动周期T=0.4 s取t=0时刻分析,质点A经平衡位置向上振动,质点B处于波谷,设波长为,则,x=n+(n=0、1、2、3),所以该波波长为,因为有3.0 m条件，所以取n=0，1,第67页,当n=0时，,1,=16 m，波速v,1,=40 m/s,当n=1时，,2,=3.2 m，波速v,2,=8.0 m/s,答案：,(1)B (2)40 m/s或8.0 m/s,第68页,11.(1)如图，一列简谐横波沿x轴正方,向传输，实线和虚线分别表示t,1,=0时和,t,2,=0.5 s(T0.5 s)时波形，能正,确反应t,3,=7.5 s时波形是图(),第69页,(2)如图为一简谐波在t=0时刻波形图，介质中质点P做简谐运动表示式为y=4sin5t，求:,该波速度；,画出,t=0.3 s,时波形图,(,最少画出一个波长,).,第70页,【解析】,(1)选D.因为t,2,T，可确定波在0.5 s时间内沿x,轴正方向传输了 ，即 T=0.5 s，所以T=2 s,t,3,=7.5 s=,波峰沿x轴正方向传输 ，从 处到处.D正确，,A、B、C错误.,(2)由简谐运动表示式可知=5 rad/s，t=0时刻质点P向,上运动，故波沿x轴正方向传输，由波形图读出波长=4 m，,T=,又波速公式v=,第71页,联立式，代入数据可得v=10 m/s,0.3 s内波沿x轴正向平移距离x=vt=100.3 m=3 m，将t=0时波形图沿x轴正向平移3 m可得t=0.3 s时波形图如图所表示.,答案：,(1)D (2)10 m/s 看法析,第72页,【总结提升】,由t时刻波形图画(t+t)时刻波形图两种,方法,(1)平移法.,先算出经时间t波传输距离x=vt，再把波形沿波传输,方向平移x.当x,即x=n+x时，可采取去整(n)留,零(x)方法，只需平移x即可.,(2)特殊点法.,在t时刻波形图上找几个特殊质点(一个波长范围内)，如过,平衡位置点、与它相邻波峰和波谷，判断出这些质点经过,t后位置，画出对应正弦曲线或余弦曲线即可，这种方,法只适合用于t=情况.,第73页,12.(1)(重庆高考)介质中坐标原点O处波源在t=0时刻开始振动，产生简谐波沿x轴正向传输，t,0,时刻传到L处，波形如图所表示.以下能描述x,0,处质点振动图像是(),第74页,(2)如图所表示，在坐标原点O处有一波源S，它沿y轴做频率为,50 Hz，振幅为2 cm简谐振动，形成波可沿x轴正、负方向传输，波速为20 cm/s，开始振动时，S恰好经过O点沿y轴正方向运动，求：,当S完成第一次全振动时，画出此时波形图.,如图，波传到坐标为,x,1,=2.7 cmM,点时，还要经过多长时间才能传到,N,点？波传到,N,点时，,M,点在什么位置？,第75页,【解析】,(1)选C.从波形图上可看出，x,0,处质点开始振动方向是从平衡位置开始沿y轴负方向，所以x,0,处质点振动图像可能是C或D，排除A、B选项;考虑到振动从x,0,传到L处距离靠近两个波长，故振动从x,0,传到L处所用时间靠近两个周期，且t,0,时刻x,0,处质点振动方向沿y轴负方向，故选项C正确D错误.,(2)波形图像如图：,第76页,当波抵达M点时，波也已经传到x=-2.7 cm位置.还要再经,过t=0.01 s才能传到N点.,当波传输到N点时，M点已经振动了半个周期，故M点正在平衡,位置且正在向y轴负向运动.,答案：,(1)C (2)看法析图 0.01 s M点正在平衡位置,第77页,第78页,