2012优化方案高考物理总复习(大纲版)：第7章第二节(共35张ppt)

第二节机械波和形成和传播波的图象第二节机械波和形成和传播波的图象基础知识梳理课堂互动讲练经典题型探究知能优化演练基础知识梳理一、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)质点不随波迁移．3．机械波的分类机械波横波：振动方向与传播方向____.纵波：振动方向与传播方向在同一直线上.垂直波源介质能量二、描述机械波的物理量1．波长：λ在波动中振动相位总是____的两个相邻质点间的距离．用“λ”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λ和频率f、周期T的关系机械波的速度大小由____决定，与机械波的频率无关．公式：v＝λT＝λf相同波源介质三、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．平衡位置位移平衡位置课堂互动讲练一、机械波的传播问题1．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．例如：波沿x轴正向传播，t时刻波形曲线如图中实线所示．将其沿v的方向移动一微小距离Δx，获得如图中虚线所示的图线．可以判定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．图象方法“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.2.由t时刻波形图画t＋Δt时刻的波形图(1)平移法：先算出经Δt时间波传播的距离Δx＝vΔt，再把波形沿波的传播方向平移Δx.当Δx＞λ，即Δx＝nλ＋x时，可采取去整(nλ)留零(x)的方法只需平移x即可．(2)特殊点法：在波形上找特殊点，如过平衡位置的点、与它相邻的波峰和波谷，判断出这些点经过Δt后的位置，画出相应的正弦曲线或余弦曲线即可，这种方法只适用Δt＝kT4的情况．3．已知波的传播情况确定某点振动情况(1)根据该点到波源的距离x和波速v可以计算该点开始振动的时间t＝.(2)将该点振动的时间和周期相联系．采用“舍整取零头”的办法结合起振方向可确定该点相对平衡位置的位移，进而确定加速度、速度等．xv特别提醒：(1)由于波传播时间的周期性，波传播一个周期波形不变．(2)由于波传播空间的周期性，波传播一个波长的距离波形也不变．(3)解题时可先画出波形图，再利用波的传播特性分析求解．即时应用1．(2010年高考上海卷)如图7－2－1，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线和虚线分别表示t1＝0和t2＝0.5s(T0.5s)时的波形．能正确反映t3＝7.5s时波形的是图()图7－2－1图7－2－2解析：选D.由题可知T4＝0.5s，T＝2s．t3＝7.5s＝334T，再由特殊点振动法可以确定D选项正确．二、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换．两种图象比较内容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两种图象比较内容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2.一列沿着x轴正方向传播的横波，在t＝0时刻的波形如图7－2－3甲所示．图甲中某质点的振动图象如图乙所示．质点N的振幅是______m，振动周期为________s，图乙表示质点________(从质点K、L、M、N中选填)的振动图象．该波的波速为________m/s.图7－2－3解析：从甲、乙图可看出波长λ＝2.0m，周期T＝4s，振幅A＝0.8m；乙图中显示t＝0时刻该质点处于平衡位置向上振动，甲图波形图中，波向x轴正方向传播，则L质点正在平衡位置向上振动，波速v＝λ/T＝0.5m/s.答案：0.84L0.5三、波的多解性问题造成波动问题多解的主要因素有：1．周期性(1)时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确．(2)空间周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确．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．3．波形的隐含性形成多值解在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态．这样，波形就有多种情况，形成相关波动问题的多值解．特别提醒：(1)计算波速既可应用v＝λf或v(2)波动多解问题一般先考虑波传播的“双向性”，再考虑“周期性”．＝λT，也可以应用v＝ΔxΔt.即时应用3.(2010年高考重庆理综改编题)一列简谐波在两时刻的波形如图7－2－4中实线和虚线所示，由图可确定这列波的()图7－2－4A．传播方向B．波速C．波长D．频率解析：选C.由图象可知波长λ＝4m，根据题设条件无法判断传播方向、频率，因而也无法计算波速．只有C选项正确．经典题型探究(2009年高考江苏卷)在t＝0时刻，质点A开始做简谐运动，其振动图象如图7－2－5所示．质点A振动的周期是________s；t＝8s时，质点A的运动沿y轴的__________方向(填“正”或“负”)；质点B在波的传播方向上与A相距16m，已知波的传播速度为2m/s，在t＝9s时，质点B偏离平衡位置的位移是________cm.例1波的形成和传播图7－2－5【思路点拨】振动周期由图象可直接得出，经过Δt时间后A、B两质点的振动情况需要根据波的传播规律及波的周期性来判断．【解析】题图为质点A的振动图象，由图象可知周期为4s，波源的起振方向与各个质点起振方向相同且向上，t＝6s时质点A在平衡位置且向下振动，故8s时质点A在平衡位置且向上振动；波传播到B点，需要时间t1＝xv＝162s＝8s，故t＝9s时，B质点又振动了1s(14个周期)，处于正向最大位移处，位移为10cm.【答案】4正10例2波动图象和振动图象的综合问题(2009年高考福建理综卷)图7－2－6甲为一列简谐横波在t＝0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x＝1m处的质点，Q是平衡位置为x＝4m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则()图7－2－6A．t＝0.15s时，质点Q的加速度达到正向最大B．t＝0.15s时，质点P的运动方向沿y轴负方向C．从t＝0.10s到t＝0.25s，该波沿x轴正方向传播了6mD．从t＝0.10s到t＝0.25s，质点P通过的路程为30cm【解析】由质点Q的振动图象可知，t＝0.15s时，Q正处于最低点，加速度达到正向最大，选项A对；t＝0.10s时，Q正处于平衡位置向下运动，故波是向左传播的，所以t＝0.15s时，质点P运动方向沿y轴负方向，选项B对；由图象可知，波长λ＝8m，周期T＝0.2s，所以波速v＝λT＝40m/s，所以从t＝0.10s到t＝0.25s，波传播的距离为s＝vt＝40×0.15m＝6m，方向沿x轴负方向，选项C错；从t＝0.10s到t＝0.25s，经历时间t＝0.15s＝34T，但t＝0.1s时P没有位于平衡位置或最大位移处，所以质点P通过的路程不等于30cm，选项D错．【答案】AB波的多解性例3(2010年高考四川卷改编题)一列简谐横波沿直线由A向B传播，A、B相距0.45m，如图7－2－7是A处质点的振动图象．当A处质点运动到波峰位置时，B处质点刚好到达平衡位置，这列波的波速可能是()图7－2－7A．4.5m/sB．3.0m/sC．1.5m/sD．0.7m/s【思路点拨】(1)B点通过平衡位置的速度方向未知，形成多解；(2)AB间的距离与波长λ的关系不确定形成多解．【解析】(1)B点向y轴正方向运动时，由题意可知A、B的波形如图7－2－8所示(只画一个波长内的情况)，因此可得：AB＝0.45m＝nλ＋λ图7－2－814∴λ＝1.84n＋1，而T＝0.4s故v＝λT＝4.54n＋1m/s(n＝0,1,2,3…)由此知A对．(2)B点向y轴负方向运动时，A、B间最简波形如图7－2－9所示．所以AB＝0.45m＝nλ＋34λ∴λ＝1.84n＋3同理可得：v＝λT＝4.54n＋3m/s(n＝0,1,2,3…)由此可得：C正确．图7－2－9【答案】AC变式训练一列横波在某时刻的波形图如图7－2－10图7－2－10中实线所示，经0.02s后的波形如图中虚线所示，则该波的速度v和频率f可能是()A．v为5m/sB．v为45m/sC．f为50HzD．f为37.5Hz答案：ABD知能优化演练本部分内容讲解结束点此进入课件目录按ESC键退出全屏播放谢谢使用