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2023高考物理全复习（统考版）第十四章 第2讲 机械波课件PPT
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这是一份2023高考物理全复习（统考版）第十四章 第2讲 机械波课件PPT，共47页。PPT课件主要包含了必备知识·自主排查，关键能力·分层突破，随波迁移，机械波的分类，介质本身的性质，平衡位置，互相干扰，位移的矢量和，波的干涉和衍射，干涉图样等内容，欢迎下载使用。
一、机械波、横波和纵波1．机械波的形成和传播(1)产生条件①有________．②有能传播振动的________，如空气、水、绳子等．(2)传播特点①传播振动形式、________和信息．②质点不________．③介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源________．
二、横波的图象 1．坐标轴：横轴表示各质点的________，纵轴表示该时刻各质点的位移．如图．2．物理意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开________的位移．
三、波的特有现象1．波的叠加观察两列波的叠加过程可知：几列波相遇时，每列波都能够保持各自的状态继续传播而不________，只是在重叠的区域里，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________________．
四、多普勒效应1．定义：由于波源和观察者之间有________，使观察者感到波的频率________的现象．2．实质：声源频率________，观察者接收到的频率________．3．规律(1)波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的________；(2)波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的________．(3)波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率________波源的频率．,
生活情境1．在艺术体操的带操表演中，运动员手持细棒抖动彩带的一端，彩带随之波浪翻卷．彩带上的波浪向前传播时，彩带上的(1)蝴蝶结随波远离运动员．( )(2)蝴蝶结的振动频率与运动员手(波源)的振动频率相同．( )(3)蝴蝶振动的能量是从运动员手(波源)获得的．( )(4)彩带传播的是振动形式和能量．( )
教材拓展2.[人教版选修3－4P28T2改编]一列横波某时刻的波形如图所示，图乙表示介质中某质点的振动图象，若波沿x轴的正方向传播，图甲为t＝0时刻的波形图，图乙为哪点的振动图象( ) A．K点 B．L点C．M点 D．N点
3．[人教版选修3－4P36T3改编](多选)当两列水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，下列说法正确的是( )( )A．质点P的振动始终是加强的B．质点P的振幅最大C．质点P的位移始终最大D．质点P的位移有时为零
2．波的传播方向与质点振动方向的互判方法
例1. 如图，一列简谐横波平行于x轴传播，图中的实线和虚线分别为t＝0和t＝0.1 s时的波形图．已知平衡位置在x＝6 m处的质点，在0到0.1 s时间内运动方向不变．这列简谐波的周期为________ s，波速为________ m/s，传播方向沿x轴________(填“正方向”或“负方向”)．
跟进训练1. (多选)一列简谐横波在t1＝0.1 s的波形图如图所示，已知该简谐横波沿x轴负方向传播，A、B两点为该简谐波上平衡位置在xA＝1.0 m、xB＝1.2 m处的质点．经观测可知A点通过大小为振幅的10倍的路程所用的时间为t＝0.5 s，则下列说法正确的是( )A．该简谐横波的周期为0.2 sB．开始计时时，B质点的运动方向向下C．0～1.5 s内，A、B质点通过的路程均为24 cmD．t2＝0.58 s时刻，B质点回到平衡位置且运动方向向上E．t3＝0.73 s时刻，A质点在x轴上方且运动方向向上
2．在坐标原点的波源产生一列沿y轴正方向传播的简谐横波，波源的振动频率为5 Hz，该波的波速为________m/s；某时刻该简谐波刚好传播到y＝6 m处，如图所示，即可知波源刚开始的振动方向________(填“沿x轴的正方向”“沿x轴的负方向”“沿y轴的正方向”或“沿y轴的负方向”)；该时刻除P质点外与图中P质点动能相同的质点有几个？________．
考点二 振动图象与波的图象的综合应用1．振动图象和波的图象的比较
例2. [2021·八省联考湖南卷](多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝6 s时的波形如图a所示．在x轴正方向，距离原点小于一个波长的A点，其振动图象如图b所示．本题所涉及质点均已起振．下列说法正确的是( )A．平衡位置在x＝3 m与x＝7 m的质点具有相同的运动状态B．A点的平衡位置与原点的距离在0.5 m到1 m之间C．t＝9 s时，平衡位置在x＝1.7 m处的质点加速度方向沿y轴正方向D．t＝13.5 s时，平衡位置在x＝1.4 m处的质点位移为负值E．t＝18 s时，平衡位置在x＝1.2 m处的质点速度方向沿y轴负方向
跟进训练3.(多选)一简谐机械横波沿x轴负方向传播，已知波的波长为8 m，周期为2 s，t＝1 s时刻波形如图1所示，a、b、d是波上的三个质点．图2是波上某一点的振动图象．则下列说法正确的是( )A．图2可以表示d质点的振动B．图2可以表示b质点的振动C．a、b两质点在t＝1.5 s时速度大小相同D．该波传播速度为v＝4 m/sE．t＝0时b质点速度沿y轴正方向
4．如图(a)，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为t1＝0时刻和t2时刻的波形图，P、Q分别是平衡位置为x1＝1.0 m和x2＝4.0 m的两质点．图(b)为质点Q的振动图象，求：(1)波的传播速度和t2的大小；(2)质点P的位移随时间变化的关系式．
[思维方法]“一分、一看、二找”巧解波的图象与振动图象综合类问题
考点三 机械波传播过程中的多解问题1．波动问题多解的主要因素(1)周期性①时间的周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确，多解通式为t＝nT＋Δt.②空间的周期性：波传播的距离Δx与波长λ的关系不明确，多解通式为x＝nλ＋Δx.(2)双向性①传播方向双向性：波的传播方向不确定．②振动方向双向性：质点振动方向不确定．2．解决波的多解问题的思路一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δt或Δx，若此关系为时间，则t＝nT＋Δt(n＝0，1，2，…)；若此关系为距离，则x＝nλ＋Δx(n＝0，1，2，…)
例3.如图甲所示，某宇航员在太空中进行实验，左边为弹簧振动系统，弹簧振子连接一根很长的软绳，取沿绳方向为x轴，沿弹簧轴线方向为y轴(x轴与y轴垂直)，振子从平衡位置(坐标原点O点)沿y轴方向振动，某时刻绳子的波形如图乙中实线所示(t0＝0)，经过t1＝0.2 s后的波形如图乙中虚线所示，P为x＝4 m处的质点，则( )A．绳子上产生的波的传播速度可能为35 m/sB．质点P的振动频率可能为1.25 HzC．从t＝0开始，质点P经过0.8 s沿x轴正方向运动4 mD．t＝0.4 s时，质点P的位置在y＝4 cm处
6．如图所示，左图中两小孩各握住轻绳一端，当只有一个小孩上下抖动绳子时，在绳上产生简谐横波，右图实线和虚线分别表示绳子中间某段在t＝0和t＝0.75 s时刻的波形图，已知小孩抖动绳子的周期T满足0.75 s
2．多普勒效应的成因分析(1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数．(2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率变大，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率变小．
跟进训练7. (多选)一频率为600 Hz的声源以20 rad/s的角速度沿一半径为0.8 m的圆周(圆心为O点)做匀速圆周运动，一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止，如图所示，则观察者接收到( )A．声源在A点时发出声音的频率大于600 HzB．声源在B点时发出声音的频率等于600 HzC．声源在C点时发出声音的频率等于600 HzD．声源在C点时发出声音的频率小于600 HzE．声源在D点时发出声音的频率小于600 Hz
解析：根据多普勒效应，当声源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率大于声源的频率，当声源和观察者反向运动时，观察者接收到的频率小于声源的频率，将声源运动至A、B、C、D四个点时相对于观察者的速度方向标出来，A点有接近观察者的趋势，C点有远离观察者的趋势，声源在B、D两点的速度方向垂直O点与观察者的连线，故A、B、D正确，C、E错误．
8．S1和S2是两个振动情况完全相同的波源，振幅均为A，波长均为λ，波速均为v，实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D四点中，________是振动加强点．加强点在任意时刻的位移________(填“一定”或“不一定”)等于2A.从图示时刻开始，D点第一次运动到波谷需要的时间为________．
9．如图甲所示，在xOy平面内有两个沿z方向做简谐运动的点波源S1(－2 m，0)和S2(4 m，0).两波源的振动图线分别如图乙和图丙所示，两列波的波速均为0.5 m/s.两列波从波源传播到点A(－2 m，8 m)的振幅为________ m，两列波引起的点B(1 m，4 m)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)．
一、机械波、横波和纵波1．机械波的形成和传播(1)产生条件①有________．②有能传播振动的________，如空气、水、绳子等．(2)传播特点①传播振动形式、________和信息．②质点不________．③介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源________．
二、横波的图象 1．坐标轴：横轴表示各质点的________，纵轴表示该时刻各质点的位移．如图．2．物理意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开________的位移．
三、波的特有现象1．波的叠加观察两列波的叠加过程可知：几列波相遇时，每列波都能够保持各自的状态继续传播而不________，只是在重叠的区域里，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________________．
四、多普勒效应1．定义：由于波源和观察者之间有________，使观察者感到波的频率________的现象．2．实质：声源频率________，观察者接收到的频率________．3．规律(1)波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的________；(2)波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的________．(3)波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率________波源的频率．,
生活情境1．在艺术体操的带操表演中，运动员手持细棒抖动彩带的一端，彩带随之波浪翻卷．彩带上的波浪向前传播时，彩带上的(1)蝴蝶结随波远离运动员．( )(2)蝴蝶结的振动频率与运动员手(波源)的振动频率相同．( )(3)蝴蝶振动的能量是从运动员手(波源)获得的．( )(4)彩带传播的是振动形式和能量．( )
教材拓展2.[人教版选修3－4P28T2改编]一列横波某时刻的波形如图所示，图乙表示介质中某质点的振动图象，若波沿x轴的正方向传播，图甲为t＝0时刻的波形图，图乙为哪点的振动图象( ) A．K点 B．L点C．M点 D．N点
3．[人教版选修3－4P36T3改编](多选)当两列水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，下列说法正确的是( )( )A．质点P的振动始终是加强的B．质点P的振幅最大C．质点P的位移始终最大D．质点P的位移有时为零
2．波的传播方向与质点振动方向的互判方法
例1. 如图，一列简谐横波平行于x轴传播，图中的实线和虚线分别为t＝0和t＝0.1 s时的波形图．已知平衡位置在x＝6 m处的质点，在0到0.1 s时间内运动方向不变．这列简谐波的周期为________ s，波速为________ m/s，传播方向沿x轴________(填“正方向”或“负方向”)．
跟进训练1. (多选)一列简谐横波在t1＝0.1 s的波形图如图所示，已知该简谐横波沿x轴负方向传播，A、B两点为该简谐波上平衡位置在xA＝1.0 m、xB＝1.2 m处的质点．经观测可知A点通过大小为振幅的10倍的路程所用的时间为t＝0.5 s，则下列说法正确的是( )A．该简谐横波的周期为0.2 sB．开始计时时，B质点的运动方向向下C．0～1.5 s内，A、B质点通过的路程均为24 cmD．t2＝0.58 s时刻，B质点回到平衡位置且运动方向向上E．t3＝0.73 s时刻，A质点在x轴上方且运动方向向上
2．在坐标原点的波源产生一列沿y轴正方向传播的简谐横波，波源的振动频率为5 Hz，该波的波速为________m/s；某时刻该简谐波刚好传播到y＝6 m处，如图所示，即可知波源刚开始的振动方向________(填“沿x轴的正方向”“沿x轴的负方向”“沿y轴的正方向”或“沿y轴的负方向”)；该时刻除P质点外与图中P质点动能相同的质点有几个？________．
考点二 振动图象与波的图象的综合应用1．振动图象和波的图象的比较
例2. [2021·八省联考湖南卷](多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝6 s时的波形如图a所示．在x轴正方向，距离原点小于一个波长的A点，其振动图象如图b所示．本题所涉及质点均已起振．下列说法正确的是( )A．平衡位置在x＝3 m与x＝7 m的质点具有相同的运动状态B．A点的平衡位置与原点的距离在0.5 m到1 m之间C．t＝9 s时，平衡位置在x＝1.7 m处的质点加速度方向沿y轴正方向D．t＝13.5 s时，平衡位置在x＝1.4 m处的质点位移为负值E．t＝18 s时，平衡位置在x＝1.2 m处的质点速度方向沿y轴负方向
跟进训练3.(多选)一简谐机械横波沿x轴负方向传播，已知波的波长为8 m，周期为2 s，t＝1 s时刻波形如图1所示，a、b、d是波上的三个质点．图2是波上某一点的振动图象．则下列说法正确的是( )A．图2可以表示d质点的振动B．图2可以表示b质点的振动C．a、b两质点在t＝1.5 s时速度大小相同D．该波传播速度为v＝4 m/sE．t＝0时b质点速度沿y轴正方向
4．如图(a)，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为t1＝0时刻和t2时刻的波形图，P、Q分别是平衡位置为x1＝1.0 m和x2＝4.0 m的两质点．图(b)为质点Q的振动图象，求：(1)波的传播速度和t2的大小；(2)质点P的位移随时间变化的关系式．
[思维方法]“一分、一看、二找”巧解波的图象与振动图象综合类问题
考点三 机械波传播过程中的多解问题1．波动问题多解的主要因素(1)周期性①时间的周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确，多解通式为t＝nT＋Δt.②空间的周期性：波传播的距离Δx与波长λ的关系不明确，多解通式为x＝nλ＋Δx.(2)双向性①传播方向双向性：波的传播方向不确定．②振动方向双向性：质点振动方向不确定．2．解决波的多解问题的思路一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δt或Δx，若此关系为时间，则t＝nT＋Δt(n＝0，1，2，…)；若此关系为距离，则x＝nλ＋Δx(n＝0，1，2，…)
例3.如图甲所示，某宇航员在太空中进行实验，左边为弹簧振动系统，弹簧振子连接一根很长的软绳，取沿绳方向为x轴，沿弹簧轴线方向为y轴(x轴与y轴垂直)，振子从平衡位置(坐标原点O点)沿y轴方向振动，某时刻绳子的波形如图乙中实线所示(t0＝0)，经过t1＝0.2 s后的波形如图乙中虚线所示，P为x＝4 m处的质点，则( )A．绳子上产生的波的传播速度可能为35 m/sB．质点P的振动频率可能为1.25 HzC．从t＝0开始，质点P经过0.8 s沿x轴正方向运动4 mD．t＝0.4 s时，质点P的位置在y＝4 cm处
6．如图所示，左图中两小孩各握住轻绳一端，当只有一个小孩上下抖动绳子时，在绳上产生简谐横波，右图实线和虚线分别表示绳子中间某段在t＝0和t＝0.75 s时刻的波形图，已知小孩抖动绳子的周期T满足0.75 s
2．多普勒效应的成因分析(1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数．(2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率变大，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率变小．
跟进训练7. (多选)一频率为600 Hz的声源以20 rad/s的角速度沿一半径为0.8 m的圆周(圆心为O点)做匀速圆周运动，一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止，如图所示，则观察者接收到( )A．声源在A点时发出声音的频率大于600 HzB．声源在B点时发出声音的频率等于600 HzC．声源在C点时发出声音的频率等于600 HzD．声源在C点时发出声音的频率小于600 HzE．声源在D点时发出声音的频率小于600 Hz
解析：根据多普勒效应，当声源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率大于声源的频率，当声源和观察者反向运动时，观察者接收到的频率小于声源的频率，将声源运动至A、B、C、D四个点时相对于观察者的速度方向标出来，A点有接近观察者的趋势，C点有远离观察者的趋势，声源在B、D两点的速度方向垂直O点与观察者的连线，故A、B、D正确，C、E错误．
8．S1和S2是两个振动情况完全相同的波源，振幅均为A，波长均为λ，波速均为v，实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D四点中，________是振动加强点．加强点在任意时刻的位移________(填“一定”或“不一定”)等于2A.从图示时刻开始，D点第一次运动到波谷需要的时间为________．
9．如图甲所示，在xOy平面内有两个沿z方向做简谐运动的点波源S1(－2 m，0)和S2(4 m，0).两波源的振动图线分别如图乙和图丙所示，两列波的波速均为0.5 m/s.两列波从波源传播到点A(－2 m，8 m)的振幅为________ m，两列波引起的点B(1 m，4 m)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)．
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