2019-2020学年高中物理 第十二章 机械波 章末优化总结课件 新人教版选修3-4

章末优化总结01核心素养规律归纳02热点素养分类聚焦章末过关检测核心素养构建物理观念：机械波、横波、纵波、波的图象、正弦波、波长、周期(频率)、波速、波的衍射现象、波的干涉现象、多普勒效应、波面、波线科学思维：(1)机械波的传播(2)波的图象描述、两类图象的区别(3)波长、波速和周期之间的关系v＝λT＝λf(4)波的叠加原理、干涉图样(5)惠更斯原理、波的反射和折射科学态度与责任：(1)波的衍射和干涉在生活中的应用(2)多普勒效应及波的反射、折射在生活中的应用规律总结归纳1.机械波形成过程：当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻质点，使它也上下振动．这个质点又带动更远一些的质点……绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动．2.机械波的分类：横波与纵波．3.机械波的特点：介质中有机械波传播时，介质本身并不随波迁移，机械波传播的只是振动这种运动形式．4.波的图象：简谐波的图象是正弦曲线，波的图象描述的是某一时刻介质中各个质点偏离平衡位置的位移情况．5.描述波的物理量(1)波长(λ)：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离．(2)波的周期(T)和频率(f)：在波动中，各个质点的振动周期或频率是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率，这个周期或频率也叫作波的周期或频率．(3)波速(v)：机械波在介质中传播的速度为波速．(4)关系式：f＝1T、v＝λT＝fλ.6.波的衍射(1)定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象．(2)发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象．7.波的叠加原理：几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的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位移的矢量和．8.波的干涉(1)现象：两列波相遇后，水面上出现了一条条相对平静的区域和激烈振动的区域，这两种区域在水面上的位置是稳定不变的．(2)干涉图样：波的干涉中所形成的图样．(3)干涉条件：两列波的频率相同，两波源的相位差必须保持不变．9.多普勒效应：由于波源与观察者之间有相对运动，使观察者感到频率改变的现象．10.惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面．11.波的反射和折射(1)反射现象：波遇到介质界面会返回来继续传播的现象．(2)折射现象：波从一种介质射入另一种介质时，波的传播方向发生改变的现象.素养1物理观念——描述质点波动中基本概念的形成、提炼及升华[典例1](多选)下列关于机械波概念的说法中，正确的是()A．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向B．横波和纵波可同时存在于介质中C．机械波传播的不仅仅是运动形式，还能传播能量，传递振动信息D．横波中质点不随波迁移，纵波中质点随波迁移[解析]机械波包括横波和纵波，横波中质点振动方向与波的传播方向垂直，纵波中质点振动方向和波的传播方向在同一直线上，A错；振动质点只是在平衡位置附近振动，都不随波迁移，D错；横波和纵波可以同时在介质中传播，它们传播运动形式的同时还传播能量和信息，B、C正确．[答案]BC[点评](1)波在传播过程中，质点只在其平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移．波传播的是能量和振动形式．(2)分析某个质点的运动时根据质点做简谐运动的特点确定质点的位置和速度方向．1．(多选)下列对波速的理解正确的是()A．波速表示振动在介质中传播的快慢B．波速表示介质质点振动的快慢C．波速表示介质质点迁移的快慢D．波速跟波源振动的快慢无关解析：机械振动在介质中传播的快慢用波速表示，它的大小由介质本身的性质决定，与介质质点的振动速度是两个不同的概念，与波源振动快慢无关，故A、D选项正确；波速不表示质点振动的快慢，介质质点也不随波迁移，因此B、C选项错误．答案：AD素养2科学思维——描述质点波动中数形结合方法的应用[典例2](多选)图(a)为一列简谐横波在t＝0.10s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝1.0m处的质点，Q是平衡位置在x＝4.0m处的质点；图(b)为质点Q的振动图象．下列说法正确的是()A．在t＝0.10s时，质点Q向y轴正方向运动B．在t＝0.25s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同C．从t＝0.10s到t＝0.25s，该波沿x轴负方向传播了6mD．从t＝0.10s到t＝0.25s，质点P通过的路程为30cm[解析]由y­t图象可知，t＝0.10s时质点Q沿y轴负方向运动，选项A错误；由y­t图象可知，波的振动周期T＝0.2s，由y­x图象可知λ＝8m，故波速v＝λT＝40m/s，根据振动与波动的关系知波沿x轴负方向传播，则波在0.10s到0.25s内传播的距离Δx＝vΔt＝6m，选项C正确；t＝0.25s时的波形图如图所示，此时质点P的位移沿y轴负方向，而回复力、加速度方向沿y轴正方向，选项B正确；Δt＝0.15s＝34T，质点P在其中的12T内路程为20cm，在剩下的14T内包含了质点P通过最大位移的位置，故其路程小于10cm，因此在Δt＝0.15s内质点P通过的路程小于30cm，选项D错误．[答案]BC[点评](1)波的图象表示某一时刻各个质点相对平衡位置的位移情况，从波的图象上可直接读出振幅和波长．(2)振动图象表示单个质点振动的位移随时间的变化规律，由振动图象上可直接读出振幅、周期和任意时刻的振动方向．2．图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为xa＝2m和xb＝6m，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象．下列说法正确的是()A．该波沿＋x方向传播，波速为1m/sB．质点a经4s振动的路程为4mC．此时刻质点a的速度沿＋y方向D．质点a在t＝2s时速度为零解析：由题图乙可知，简谐横波的周期T＝8s，且t＝0时质点b沿＋y方向运动，根据振动和波动的关系知，波沿－x方向传播，质点a沿－y方向运动，选项A、C错误；质点a经过4s振动的路程s＝tT·4A＝1m，选项B错误；质点a在t＝2s时，处于负向最大位移处，速度为零，选项D正确．答案：D素养3科学态度与责任——机械波的部分现象在生活、生产、科技中的应用[典例3]公路巡警开车在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，如果该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频率比发出时低，说明那辆轿车的车速()A．高于100km/hB．低于100km/hC．等于100km/hD．无法确定[解析]因为巡警车(观察者)接收到的电磁波频率比发出时低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速恒定又在后面，可判定轿车车速比巡警车车速大，故选项A正确，B、C、D错误．[答案]A3．当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.5s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340m/s，则这个山谷的宽度约为多少？解析：右边的声波从发出到反射回来所用时间为t1＝0.5s，左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t2＝2s．山谷的宽度为s＝12v(t1＋t2)＝12×340×2.5m＝425m.答案：425m