版选修3_4.ppt

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1、本章整合,本章知识可分为四部分,第一是机械波的形成,主要是其形成条件及特点等;第二是描述机械波的一些物理量;第三是波的图象;第四是关于波的一些其他现象。 思考并回答下列问题 1.思考关于机械波的形成条件及特点的内容,填写下图。,答案：介质 波源 介质 振动不一定有机械波,有机械波一定有振动 并不随波迁移 质点振动方向 横波和纵波,2.思考描述机械波的一些物理量的相关内容,填写下图。答案： f(周期T) v v=f或v=,3.思考关于机械波的图象的一些内容,填写下图。答案：后面的质点,把振动传播出去 波的传播方向上各质点的平衡位置 某一时刻各质点偏离平衡位置的位移 位移大小和方向 传播方向 各质

2、点的振动方向,4.思考关于机械波的其他一些现象的内容,填写下图。答案：波绕过障碍物的现象 几列波相遇时保持各自的振动状态,各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 频率相同的两列波叠加时,某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小的现象 由于波源与观察者之间有相对运动,使观察者感到接收到的波的频率发生了变化的现象叫多普勒效应,专题一,专题二,专题三,专题四,专题一 对波的图象的理解 从波的图象中可以看出以下几点: 1.波长; 2.振幅A; 3.该时刻各质点偏离平衡位置的位移情况; 4.如果波的传播方向已知,可判断各质点该时刻的振动方向以及下一时刻的波形; 5.如果波的传播速度大小已知,

3、可利用图象所得的相关信息进一步求得各质点振动的周期和频率。,专题一,专题二,专题三,专题四,【例题1】某波源S发出一列简谐横波,波源S的振动图象如图所示。在波的传播方向上有A、B两点,它们到S的距离分别为45 m和55 m。测得A、B两点开始振动的时间间隔为1.0 s。由此可知:,(1)波长= m。 (2)当B点离开平衡位置的位移为+6 cm时,A点离开平衡位置的位移是 cm。 解析：(1)由题意可知波速v= =10 m/s,周期T=2.0 s,波长=20 m,A、B相差半个波长,振动情况完全相反,故B点位移为+6 cm时,A点位移为-6 cm。 答案：(1)20 (2)-6,专题一,专题二,

4、专题三,专题四,变式训练1一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图所示,介质中质点P、Q分别位于x=2 m,x=4 m处。从t=0时刻开始计时,当t=15 s时质点Q刚好第4次到达波峰。(1)求波速。 (2)写出质点P做简谐运动的表达式(不要求推导过程)。 解析：(1)设简谐横波的波速为v,波长为,周期为T,由图象知=4 m。由题意得 ,联立代入数据得v=1 m/s。 (2)质点P做简谐运动的表达式为x=0.2sin(0.5t) m。 答案：(1)1 m/s (2)x=0.2sin(0.5t) m,专题一,专题二,专题三,专题四,专题二 波的图象与振动图象的区别和联系 面对波的图象和

5、振动图象问题时可按如下步骤来分析: 1.先看两轴。由两轴确定图象种类。 2.读取直接信息。从振动图象上可直接读取周期和振幅;从波的图象上可直接读取波长和振幅。 3.读取间接信息。利用振动图象可确定某一质点在某一时刻的振动方向;利用波的图象可进行波传播方向与某一质点振动方向的互判。 4.利用波速关系式。波长、波速、周期、频率间一定满足v= =f。,专题一,专题二,专题三,专题四,【例题2】 导学号73884083图甲为一列简谐横波在t=0.1 s时刻的波形,P是平衡位置为x=1 m处的质点,Q是平衡位置为x=4 m处的质点,图乙为质点Q的振动图象,则( )A.横波的波长是8 m B.横波的频率是

6、0.2 Hz C.质点P随波迁移的速度大小为40 m/s D.t=0.1 s时质点P正沿y轴正方向运动,专题一,专题二,专题三,专题四,解析：由波的图象可知,横波的波长是8 m,故选项A正确;由质点Q的振动图象可知,横波的周期为0.2 s,频率是5 Hz,故选项B错误;质点P围绕平衡位置振动,不随波迁移,故选项C错误;根据质点Q的振动图象,t=0.1 s时刻,质点Q正沿y轴负方向运动,说明波沿x轴负方向传播,t=0.1 s时质点P正沿y轴正方向运动,故选项D正确。 答案：AD,专题一,专题二,专题三,专题四,变式训练2如图甲所示,一列简谐横波在t=0.2 s时的波形,其中O是波源;图乙是波上某

7、一点P的振动图象。求:(1)求波速,并说明P质点的位置。 (2)画出t=0.4 s和t=0.55 s的波形。,专题一,专题二,专题三,专题四,解析：(1)由甲图知波长=4 m,由乙图知周期T=0.2 s,所以波速v= =20 m/s。由乙知0.2 s时P质点经过平衡位置正向上运动,且它已振动了一个周期,所以它应是甲图中的波源位置,其横坐标x=0。 (2)t=0.4 s时,从甲图算t1=0.2 s=T,波形正好向右平移了一个波长,因此04 m之间的波形与t=0.2 s时波形相同,此时波形如图实线所示。,答案：(1)20 m/s P点横坐标x=0 (2)见解析图,专题一,专题二,专题三,专题四,专

8、题三 波动问题的多解性 波在传播过程中,由于空间周期性、时间周期性和传播方向的双向性而引起多解,解决这类问题要注意下列情况: 1.波的空间周期性。在波的传播方向上,相距为波长整数倍的质点的振动情况相同。 2.波的时间周期性。由波的传播特性可知,经过整数倍个周期,波的图象相同。 3.波的传播方向的双向性。若根据题中条件无法确定波的传播方向,在解题时要注意考虑波的传播方向可以有两个方向。,专题一,专题二,专题三,专题四,【例题3】 一列简谐横波t1时刻的波形如图中实线所示,t2时刻的波形如图中虚线所示,已知t=t2-t1=0.5 s。问:(1)这列波的传播速度是多少? (2)若波向左传播,且3Tt

9、4T,波速是多大? (3)若波速等于68 m/s,则波向哪个方向传播?,专题一,专题二,专题三,专题四,(2)因波向左传播,且3Tt4T,则必有3s4,故n=3,v左=(16 n+12) m/s=60 m/s。 (3)因波速v=68 m/s,所以s=vt=680.5 m=34 m=(4+ ),故波向右传播。 答案：(1)若波向右传播,v右=(16n+4) m/s(n=0,1,2,);若波向左传播,v左=(16n+12) m/s(n=0,1,2,) (2)60 m/s (3)向右,专题一,专题二,专题三,专题四,变式训练3导学号73884084在如图所示的图象中,实线是一列简谐横波在某一时刻的波

10、形,虚线是经过t=0.2 s后的波形。求这列波的波速。,答案：见解析,专题一,专题二,专题三,专题四,专题四 波的特性 振动情况完全相同的两波源产生的波叠加时,某点到两波源的波程差为x,当x=2k (k=0,1,2,)时为振动加强点,当x=(2k+1) (k=0,1,2,)时为振动减弱点。若步调相反,则上述结论相反。,专题一,专题二,专题三,专题四,【例题4】如图所示为两列相干水波的叠加情况,图中实线表示波峰,虚线表示波谷,两列波的振幅均为5 cm,且图示范围内振幅不变,波速和波长分别为1 m/s和1 m,则图示时刻C、D点是振动 (选填“加强”或“减弱”)点,A、B两质点的竖直高度差为 cm

11、。解析：如题图所示时刻C、D点是波峰与波谷的交点,是振动的减弱点;A、B两质点分别是波峰与波峰的交点和波谷与波谷的交点,均是振动加强点,它们的振幅均是10 cm,图示时刻A、B两质点的竖直高度差为20 cm。 答案：减弱 20,专题一,专题二,专题三,专题四,变式训练4下列物理现象中:(1)在春天里一次闪 电过后,有时雷声轰鸣不绝;(2)闻其声而不见其人;(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音;(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高。这些物理现象分别属于波的( ) A.反射、衍射、干涉、多普勒效应 B.折射、衍射、多普勒效应、干涉 C.反射、折射、干涉、多普勒效应 D.衍射、折射、干涉、多普勒效应,专题一,专题二,专题三,专题四,解析：在春天里一次闪电过后,雷声轰鸣不绝,属于声波的反射;闻其声而不见其人属于声波的衍射;学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音属于声波的干涉;当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高属于多普勒效应。 答案：A,