2016届高三物理一轮复习机械波.ppt

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1、【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 a、b 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)(1)a a、b 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)(2)a a、b 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

2、的形成和传播提提示示：(1)(1)a a、b 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 a、b b两两点点振振动动开开始始时刻相差一个周期时刻相差一个周期(2)(2)波动先传播到波动先传播到a a点，点，b b点完成全振动次数比点完成全振动次数比a a点少一次点少一次.【填一填】【填一填】1 1产产生条件：生条件：(1)(1)；(2)(2)2 2特点特点(1)(1)机械波机械波传传播的只是振播的只是振动动的的和和 ，质质点点只只在在各各自自的的平衡位置附近做受迫运平衡位置附近做受迫运动动，并不随波，并不随波 (2)(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

3、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期和频频率相同率相同(3)(3)各各质质点开始振点开始振动动(即起振即起振)的方向均的方向均 (4)(4)一个周期内，一个周期内，质质点完成一次全振点完成一次全振动动，通，通过过的路程的路程为为，位移位移为为 .3 3机械波的分类机械波的分类(1)(1)横波：横波：质质点的振点的振动动方向与波的方向与波的传传播方向相互播方向相互 的波的波(2)(2)纵纵波：波：质质点的振点的振动动方向与波的方向与波的传传播方向在播方向在 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4 4A A0 0垂直垂直同一直线上同一直线上密部密部

4、疏部疏部4 4波长、波速、频率及其关系波长、波速、频率及其关系(1)(1)波波长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)(2)波速波速波在介波在介质质中的中的传传播速度由播速度由本身的性本身的性质质决定决定(3)(3)周期和周期和频频率率由由决定，各个决定，各个质质点的振点的振动动周期周期(或或频频率率)等于等于的的振振动动周期或周期或频频率率(4)(4)波波长长、波速和、波速和频频率的关系率的关系公式关系：公式关系：v v .适用条件：适用条件：对对机械波、机械波、电电磁波均适用磁波均适用介质介质波源波源波

5、源波源ff【想一想】【想一想】一一列列简简谐谐横横波波沿沿x x轴轴正正向向传传播播，传传到到M M点点时时波波形形如如图图所所示示，再再经经0.6 s0.6 s，N N点开始振动，则该波的振幅点开始振动，则该波的振幅A A和频率和频率f 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 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 x轴轴，表表示示质质点点分分布布顺顺序；取序；取过过波源波源质质点的振点的振动动方向作方向作为为y y轴轴，表示，表示质质点的点的 2 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

6、相相对对各各自自 的位移的位移3 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 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 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 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 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 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

7、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 A和和B 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 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

8、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 D错误错误答案：答案：D D2 2一一列列简简谐谐横横波波在在t t0 0时时的的波波形形图图如如图图所所示示介介质质中中x x2 2 m m处处的的质质点点P P沿沿y 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y y10sin(510sin(5t t)cm.)cm.关关于于这这列列简简谐谐波，下列波，下列说说法正确的是法正确的是()A A周期周期为为4.0 s4.0 sB B振幅振幅为为20 cm20 cmC C传传播方向沿播方向沿x x轴轴方向方向 D D传传播速度播速度为为2

9、0 m/s20 m/s答案：答案：C C3 3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t t20 20 s s时时的的波波形形图图，图图乙乙是是这这列波中列波中P P点的振点的振动图动图象，那么象，那么该该波的波的传传播速度和播速度和传传播方向是播方向是()A Av v25 cm/s25 cm/s，向左，向左传传播播B Bv v50 cm/s50 cm/s，向左，向左传传播播C Cv v25 cm/s25 cm/s，向右，向右传传播播 D Dv v50 cm/s50 cm/s，向右，向右传传播播解解析析：由由P P点点的的振振动动图图线线判判断断出出在在t t20 20 s

10、s时时P 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T T2 2 s s，100 cm100 cm，则，则v v/T T50 cm/s.50 cm/s.故选项故选项B B是正确的是正确的答案：答案：B B4.4.一一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 a、b b两两点点相相距距4.42 4.42 m 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 a、b b两两点点处处质质点点的的振振动动曲曲线线从从图图示可知示可知()A A此列波的此列波

11、的频频率一定是率一定是1 Hz1 HzB B此列波的波此列波的波长长一定是一定是0.1 m0.1 mC C此列波的此列波的传传播速度可能是播速度可能是34 m/s34 m/sD Da a点一定比点一定比b b点距波源近点距波源近答案：答案：C C【互动探究】【互动探究】1 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 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 1对波长的理解对波长的理解(

12、1)(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)(2)质质点振点振动动一个周期，波一个周期，波传传播的距离播的距离(3)(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；在在纵纵波中两个相波中两个相邻邻的密部的密部(或两个相或两个相邻邻的疏部的疏部)之之间间的距离的距离2 2对波速的理解对波速的理解(1)(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)(2)波速的大小完全由介波速的大小完

13、全由介质质决定，与波的决定，与波的频频率无关率无关(3)(3)在同种介在同种介质质中，中，纵纵波和横波的波和横波的传传播速度是不同的播速度是不同的(4)(4)波速与振速的区波速与振速的区别别波波速速：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传播是匀速的，与波播是匀速的，与波动频动频率无关率无关振振速速：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期性振动动，是，是变变速运

14、速运动动，质质点并不沿波的点并不沿波的传传播方向随波迁移播方向随波迁移3 3对频率的理解对频率的理解(1)(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源的振动动引起的，故各引起的，故各质质点的振点的振动频动频率都等于振源的振率都等于振源的振动频动频率率(2)(2)当波从一种介当波从一种介质进质进入另一种介入另一种介质时质时，波的，波的频频率不率不变变【典典例例1 1】振振源源S S在在O 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 10 HzHz，t t0 0时时刻刻向向右右传传播播的的简简谐谐横横波

15、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)。则则以下以下说说法正确的是法正确的是()A At t0 0时时，x x1 m1 m处处的的质质点振点振动动方向向下方向向下B Bt t0 0时时，x x2 m2 m处处的的质质点振点振动动方向向上方向向上C Ct t0.175 s0.175 s时时，x x1 m1 m处处的的质质点点处处在波谷位置在波谷位置D Dt t0.175 s0.175 s时时，x x1 m1 m处处的的质质点点处处在波峰位置在波峰位置 自自主主解解答答 t t0 0时时，x x1 1 m 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

16、A 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，t t0 0时时，x x2 2 m 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 B错错误误；波波长长为为 2 2 m m，周周期期T T1/1/f f0.1 0.1 s s，波波速速v vff20 20 m/s.m/s.t t0.175 0.175 s s时时，x x1 1 m 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 C正确，正确，D D错误错误.答案答案 C C1 1下列关于下列关于简谐简谐运运动动和和简谐简谐波的波的说说法，正确的是法，正确的

17、是()A A介介质质中中质质点振点振动动的周期不一定和相的周期不一定和相应应的波的周期相等的波的周期相等B B介介质质中中质质点振点振动动的速度一定和相的速度一定和相应应的波的波速相等的波的波速相等C C波的波的传传播方向一定和介播方向一定和介质质中中质质点振点振动动的方向一致的方向一致D 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 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

18、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 B、C 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 D正确正确答案：答案：D D【互动探究】【互动探究】1 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 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

19、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 1两种图象的比较两种图象的比较2.2.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某时时刻的刻的图图象可判断介象可判断介质质质质点的振点的振动动方向，常用的方法如下：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，只只不不过过是上述方向的逆向思是上述方向的逆向思维维。【典典例例2

20、2】(2014(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 A的的振振动动图图象象如如图图乙乙所所示示，则则()A A波沿波沿x x轴轴正方向正方向传传播播B B波速是波速是20 m/s20 m/sC C经过经过 t t0.4 s0.4 s，质质点点A A通通过过的路程是的路程是4 m4 mD D质质点点P P比比质质点点Q 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 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 A的的振振动动方方向向，从从而而确确实实该该波波

21、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 C C2 2(2012(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 x轴轴传传播播，t t0 0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 P正正沿沿y 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，则该则该波的波的传传播方向和波速分播方向和波速分别别是是()A A沿沿x x轴负轴负方向，方向，60 m/s60 m/sB B沿沿x x轴轴正方向，正方向，60 m/s60 m/sC C

22、沿沿x x轴负轴负方向，方向，30 m/s 30 m/s D D沿沿x x轴轴正方向，正方向，30 m/s30 m/s答案：答案：A A巧解波的多解巧解波的多解问题问题 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)(1)周期性：周期性：时间时间周期性：周期性：时间间时间间隔隔 t t与周期与周期T T的关系不明确的关系不明确空空间间周期性：波周期性：波传传播距离播距离 x x与波与波长长 的关系不明确的关系不明确(2)(2)双向性：双向性：传传播方向双向性：波的播方向双向性：波的传传播方向不确定播方向不确定振振动动方向双向性：方向双向性：质质点振点振动动方向不确

23、定方向不确定 (3)(3)波形的波形的隐隐含性形成多解：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动问题的多解性的多解性 问题类型问题类型 1 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的振动动方向，方向，则则需要分情况需要分情况进进行行讨论讨论，此，此时时就会出就会出现现多解多解现现象象2 2在在波波的的传传播播方方向向上上，如

24、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，就就会会出出现现漏解漏解3 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 x与与波波长长 之之间间的的大大小小关关系系，就会出就会出现现多解多解现现象象4 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由于简谐简谐运运动

25、动具有周期性而出具有周期性而出现现多解多解即即：若若某某一一时时刻刻t 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 t tnTnT(n n0,1,2)0,1,2)，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t t t tt tnTnT时时刻刻的的波波形形与与t t时时刻的波形重合刻的波形重合5 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对称的左、右两称的左、右两质质点振点振动动情况完全相同情

26、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)(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 x xnnx x，t tnTnTt t，求求v v出出现现多多解解波波传传播的双向性播的双向性(2)(2)由由 v vT T进进行行计计算，若有限定条件，再算，若有限定条件，再进进行行讨论讨论【典典例例】(2014(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t t1 10 0时时刻刻的的波波形形，虚虚线线是是这这列列波波在在t t2 20.5 0.5 s s时时刻刻的的波波形形，这这列列波波的的周周期期T T符符合：合：3 3T Tt t2 2t t1 14 4T T，问问：(1)(1)若波速向右，波速多大？若波速向右，波速多大？(2)(2)若波速向左，波速多大？若波速向左，波速多大？(3)(3)若波速大小若波速大小为为74 m/s74 m/s，波速方向如何？，波速方向如何？答案答案(1)54 m/s(1)54 m/s(2)58 m/s(2)58 m/s(3)(3)波向左波向左传传播播本小节结束请按ESC键返回