第三章　机械波 章末素养提升动学案（含答案学生版+教师版）.docx

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1、科学探究第三章 机械波 章末素养提升物理观 念机械波(1)形成条件：、,二者缺一不可(2)特点：传播、传递和信息，质点随波迁移(3)波与振动的关系：有机械振动有机械波，有机械波必有机械振动(4)分类：按机械波传播方向和振动方向的关系分为和描述波 的物理 量(1)波长2： 一个周期传播的距离(2)频率式周期7)：由决定(3)波速。：由决定(4)关系：v=y或。=y波的一 些现象波的反射、波的折射、波的衍射、波的叠加、波的干涉、 多普勒效应。科学思维图像法波的图像：(1)物理意义：横坐标表示波的传播方向上各质点的,纵坐标表示(2)图像信息：波长人各质点的振幅A、各质点的位移x等(3)波的传播力1可

2、和各质点的振动力1可互判模型法横波和纵波模型 多普勒效应模型再现素养知识1.通过实验认识波的反射和折射现象2.探究波发生明显衍射现象的条件3.通过实验研究和分析波的干涉现象1.通过了解机械波在介质中的传播速度及影响因素，让学 生理解物理学的本质科学态度与责任2.通过分析多普勒效应的产生原理，认识超声波的多普 勒测速仪、“彩超”等具体应用，培养学生对物理学的兴 趣提能综合训练【例I】分析下列所描述的四个物理现象：听到迎面而来越来越尖锐的汽笛声水塘中的水波能绕过障碍物继续传播夏天里一次闪电过后，有时雷声会轰鸣不绝围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音这些现象分别是波的（）A.多普勒效应、反射现象

3、、衍射现象、干涉现象B.多普勒效应、衍射现象、反射现象、干涉现象C.干涉现象、衍射现象、多普勒效应、折射现象D.多普勒效应、反射现象、干涉现象、衍射现象【例2】（2022北京卷）在如图所示的xOy坐标系中，一条弹性绳沿x轴放置，图中 小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为，=0时，x=0处的质点尸o开始沿y轴做周期为八振幅为A的简谐运动。时的波形如图所示。下列说法正确 的是（）A.，=0时，质点Po沿），轴负方向运动3B.时，质点尸4的速度最大3C. /=%7时，质点P3和P5相位相同D.该列绳波的波速为华【例3】如图所示，波源。垂直于纸面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中向 四周传播，图中

4、虚线表示两个波面。f=0时，离。点5m的A点开始振动，且向 上振动；f=ls时，离。点10 m的8点也开始振动，此时A点回到平衡位置向 下运动。则下列判断正确的是（）A.该波的波速一定为10 m/sB.该波的波长一定为2 mC.波源开始振动时振动方向向下D.，=ls时，/W连线上可能有3个点处于最大位移【例4】一根长20 m的软绳拉直后放置在光滑水平地板上，以绳中点为坐标原点, 以绳上各质点的平衡位置为x轴建立图示坐标系。两人在绳端沿y轴方向不断有 节奏地抖动，形成两列振幅分别为10cm、20cm的相向传播的机械波P、Q.己 知P的波速为2 m/s,，=0时刻的波形如图所示。下列判断正确的有（

5、）20108 10 x/mA.两波源的起振方向相反，。的传播速度小于2 m/sB. r=4.5 s时，坐标原点处质点位移为30 cmC.两列波的频率均为2 Hz,叠加区域有稳定干涉图样D.两波在f=3.5s时第一次相遇，相遇处质点位移为10 cm【例51位于x=0.25 m的波源P从t=0时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正 负方向传播，在，=2.0 s时波源停止振动，=2.1 s时的部分波形如图所示，其中 质点。的平衡位置发=1.75 m,质点的平衡位置超=-0.5 m。下列说法正确的是（）A.沿x轴正负方向传播的波可以发生干涉B. r=0.42 s时，波源的位移为负C.，=2.25s时，质

6、点。沿)，轴负方向振动D. 02 s内，质点运动总路程是2.55 m章末素养提升再现素养知识(1)形成条件：波遮、介质，二者缺一不可(2)特点：传播振动形式、传递能量和信息，质点不会随 波迁移物理观 机械波 (3)波与振动的关系：有机械振动不一定有机械波,有机念械波必有机械振动(4)分类:按机械波传播方向和振动方向的关系分为横波 和纵波描述波的 物理量(1)波长九一个周期传播的距离(2)频率周期7)：由波源决定(3)波速v：由介质决定(4)关系：/或4波的一些 现象波的反射、波的折射、波的衍射、波的叠加、波的干涉、 多普勒效应。科学思维图像法波的图像：(1)物理意义:横坐标表示波的传播方向上各

7、质点的壬衡 位置,纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移 (2)图像信息：波长入各质点的振幅A、各质点的位移 X等(3)波的传播方向和各质点的振动方向互判模型法横波和纵波模型 多普勒效应模型科学探究1 .通过实验认识波的反射和折射现象2 .探究波发生明显衍射现象的条件3 .通过实验研究和分析波的干涉现象科学态度与责任1 .通过了解机械波在介质中的传播速度及影响因素，让 学生理解物理学的本质2 .通过分析多普勒效应的产生原理，认识超声波的多 普勒测速仪、“彩超”等具体应用，培养学生对物理学 的兴趣提能综合训练【例1】分析下列所描述的四个物理现象：听到迎面而来越来越尖锐的汽笛声水塘中的水波能绕

8、过障碍物继续传播夏天里一次闪电过后，有时雷声会轰鸣不绝围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音 这些现象分别是波的（）A.多普勒效应、反射现象、衍射现象、干涉现象B.多普勒效应、衍射现象、反射现象、干涉现象C.干涉现象、衍射现象、多普勒效应、折射现象D.多普勒效应、反射现象、干涉现象、衍射现象答案B解析 听到迎面而来越来越尖锐的汽笛声是多普勒效应；水塘中的水波能绕 过障碍物继续传播是衍射现象；夏天里一次闪电过后，有时雷声会轰鸣不绝是 反射现象；围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是干涉现象，故B正 确，A、C、D错误。【例2】（2022.北京卷）在如图所示的X。），坐标系中，一条弹性绳沿x

9、轴放置，图中 小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为心，=0时，x=0处的质点Po开始沿 y轴做周期为八振幅为A的简谐运动。，=：丁时的波形如图所示。下列说法正确的是（）2 P3 P4 Psp6 P-P.Po i I I I I i I I I IA. f=0时，质点尸o沿y轴负方向运动3B.时，质点尸4的速度最大3C. /=尹时，质点P3和P5相位相同D.该列绳波的波速为华答案D3解析 由，时的波形图可知，波刚好传到质点入，根据“上下坡法”可知此 时，质点A沿y轴正方向运动，波源起振的方向也沿y轴正方向，故/=（）时，3质点Po沿y轴正方向运动，故A错误；由题图可知，在/=7时质点凡处于正的

10、最大位移处，故速度为零，故B错误；由题图可知，在时，质点P3沿y 轴负方向运动，质点P5沿)，轴正方向运动，故两个质点的相位不相同，故C错误； 由题图可知：=2处 解得2=8出 故该列绳波的波速为。=彳=学，故D正确。【例3】如图所示，波源。垂直于纸面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中向 四周传播，图中虚线表示两个波面。，=0时;离。点5m的A点开始振动，且向 上振动；，=ls时，离。点10 m的8点也开始振动，此时A点回到平衡位置向 下运动。则下列判断正确的是()A.该波的波速一定为1() m/sB.该波的波长一定为2 mC.波源开始振动时振动方向向下D.，=ls时，A3连线上可能有3个点

11、处于最大位移答案DAr解析 分析题意可知，1s时间内，波传播了 5 m的距离，波速。=后=5 m/s,故A错误；1s时间内，A点从开始向上振动到回到平衡位置向下运动，则1 s=(+T)71；=(),1,2,3,)2解得 7=?+ s(=0/,2,3,)210则 E=5X罚7 m(=0123,)波长不一定是2m,故B错误；波源开始振动的方向与每个质点开始振动的方向相同，由题意可知/=0时A点开始向上振动，则波源开始振动的方向向上，故C错误；若 =1,则波长为九=1()1()2 +1 m=T mAB 间在巨 A=5 m=jQZ.i= 1.52iT则，=ls时，A8连线上有3个点处于最大位移处，故D

12、正确。【例4】一根长20 m的软绳拉直后放置在光滑水平地板上，以绳中点为坐标原点, 以绳上各质点的平衡位置为x轴建立图示坐标系。两人在绳端沿），轴方向不断有 节奏地抖动，形成两列振幅分别为10cm、20cm的相向传播的机械波P、Q。已 知。的波速为2m/s,，=0时刻的波形如图所示。下列判断正确的有（）201()v/cm,八2TO-抗-202 46 8 10 x/mA.两波源的起振方向相反，Q的传播速度小于2 m/s8.1 =4.5 s时，坐标原点处质点位移为3（） cmC.两列波的频率均为2 Hz,叠加区域有稳定干涉图样D.两波在f=3.5 s时第一次相遇，相遇处质点位移为10cm答案B解析

13、 P起振方向沿），轴负方向，而Q起振方向沿y轴正方向，因此起振方向相 反，波速由介质决定，因此两列波的速度大小相等，则Q的传播速度等于2 m/s, 故A错误；1=4.5s时，两列波都向前传播了 A.r=rA/=9 m则尸、。的波峰传播到了坐标原点处，该质点位移为10 cm +20 cm = 30 cm,故B 正确；由于波长2=4 m两列波的速度大小相等，根据彳可知/=0.5Hz, T=2s因此两列波的频率均为（）.5 Hz,叠加区域有稳定干涉图样，故C错误；两波第一次相遇时，有&L=2vtf, A/ 6+8_解付/ = ,71 =.乂0 s=3.5 s故z=3.5 s时两波第一次相遇，且相遇处

14、两列波都在平衡位置，因此质点位移为0,故D错误。【例51位于x=0.25 m的波源P从/=（）时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正 负方向传播，在，=2.0 s时波源停止振动，=2.1 s时的部分波形如图所示，其中 质点a的平衡位置兄=1.75 m,质点/?的平衡位置超=-0.5 m。下列说法正确的是（）A.沿x轴正负方向传播的波可以发生干涉B.，=0.42 s时，波源的位移为负C. r=2.25s时，质点。沿y轴负方向振动D. 02 s内，质点b运动总路程是2.55 m答案D解析 波沿x轴正负方向传播，向相反方向传播的波不会相遇，不会发生干涉， 故A错误：由题图可知，波长7=1 m,由题意可

15、知0.1 s内波传播四分之一波长,可得（=0.1 s,解得7=0.4 s,波源振动了 2 s,即波传播了 5个周期，故波源的 起振方向与/=2.1 s时工=1.5 m处质点的振动方向相同，则波源的振动方向向上，ST在/=0.42s,即7/0.25 s,即，=2.25 s时质点。还在继续振动，从r=2.1 s到，=2.25 s,经过时间 为E2=（）.15s,即（uzvf,结合题图可知质点。位移为正且沿），轴正方向振动，故0 75C错误；波传到匕点所需的时间为，3=转 s=0.3s,在02 s内，质点匕振动的17时间为M=2 s-0.3 s=1.7 s=yT,质点b在此时间段内运动总路程s=lA =