第3章 机械波阶段复习课课件（24张PPT）

(共24张PPT)
阶段复习课
第3章
素养一　物理观念
考点 波的干涉
1.振动加强点和减弱点的确定:
物理
观念 模型 特征 物理方法
波的
干涉 (1)加强区和减弱区的位置固定不变。
(2)加强区始终加强,减弱区始终减弱。
(3)加强区与减弱区互相间隔。 (1)波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇的点为振动加强点,波峰与波谷相遇的点为振动减弱点。
(2)在波的传播方向上,加强点的连线为加强区,减弱点的连线为减弱区。
2.波的干涉与叠加问题的关键词转化:
【素养评价】
1.如图所示,S1和S2是两个相干波源,其振幅均为A,周期均为T。实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷。此刻,c是波谷与波谷的相遇点,下列说法中正确的是 (　　)
A.a处质点始终处于离平衡位置2A处
B.随着时间的推移,c处的质点将向右移动
C.从该时刻起,经过 T,c处的质点将通过平衡位置
D.若S2不动,S1沿S1b连线向b运动,则b处质点仍然始终
处于平衡位置
【解析】选C。a处是波峰与波峰叠加,为振动加强点,振幅为2A,但质点并不始
终处于离平衡位置2A处,A错误;质点只在平衡位置附近振动,并不随波移动,B错
误;从该时刻起,经过 T,c处为平衡位置与平衡位置相遇,质点将通过平衡位
置,C正确;两列波传到b点的振动情况一直在变化,当S2不动,S1沿S1b连线向b运
动,b处质点不可能始终处于平衡位置,D错误。故选C。
2.(2017·全国卷Ⅰ)如图甲,在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0,-2)。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1.00 m/s。两列波从波源传播到点A(8,-2)的路程差为________m,两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互________(选填“加强”或“减弱”),点C(0,0.5)处质点的振动相互________(选填“加强”或“减弱”)。
【解析】由几何关系可知AS1=10 m,AS2=8 m,所以路程差为2 m;同理可求BS1- BS2=0,为波长整数倍,由振动图像知两振源振动方向相反,故B点为振动减弱点;CS1-CS2=1 m,波长λ=vT=2 m,所以C点振动加强。
答案:2　减弱　加强
3.(多选)(2018·全国卷Ⅲ改编)一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0和t=0.20 s时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期T>0.20 s。下列说法正确的是 (　　)
A.波速为0.40 m/s
B.波长为0.08 m
C.x=0.08 m的质点在t=0.70 s时位于波谷
D.若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s,则它在该介质中的波长为
0.32 m
【解析】选A、C、D。由图像可知波长λ=0.16 m,B错;由于该波的周期T>0.2 s,
结合图像可知T=0.4 s,则波速为0.40 m/s,A对;t=0时x=0.08 m的质点从平衡位
置沿y轴正向振动,t=0.70 s时位于波谷,C对;据f= 可知此波波速变为
0.80 m/s,则它在该介质中的波长为0.32 m,D对,故选A、C、D。
素养二　科学思维
考点 波的图像与振动图像的综合应用
1.据图像获取信息和分析方法:
科学
思维 特征 物理方法
波的
图像
与振
动图
像问题 由图像获得信息
(1)该时刻各个质点的位移。
(2)波的传播过程中各质点的振幅。
(3)若已知波的传播方向,可确定各质点的振动方向;若知质点的振动方向,可确定波的传播方向。 “一分、一看、二找”
(1)分清振动图像与波动图像。
(2)看清横、纵坐标的单位,尤其要注意单位前的数量级。
(3)找准波动图像对应的时刻。
(4)找准振动图像对应的质点。
2.图像问题的关键词转化:
【素养评价】
1.(多选)位于坐标原点处的波源A沿y轴做简谐运动。A刚好完成一次全振动时,在介质中形成简谐横波的波形如图所示,已知波速为2 m/s,波源A简谐运动的周期为0.4 s,B是沿波传播方向上介质的一个质点,则下列说法正确的是 (　　)
A.图中x轴上A、B之间的距离为0.8 m
B.波源A开始振动时的运动方向沿y轴负方向
C.此后的 周期内回复力对波源A一直做负功
D.经半个周期质点B将向右迁移半个波长
【解析】选B、C。根据波速v=2 m/s,周期T=0.4 s可得:波长λ=vT=0.8 m,如图
所示,AB间的距离x= ×0.8 m=0.4 m,故A错误;根据A刚好完成一个全振动可
得:波源A的起振方向和图示时刻振动方向一致,根据波向右传播可得:波源A向
下振动,即波源A开始振动时的运动方向沿y轴负方向,故B正确;由B可知:质点A
向下运动,故此后的 周期内速度方向向下,回复力方向向上,则回复力做负功,
故C正确;质点B现在在平衡位置,经半个周期质点B又回到原来位置,质点不会随
波迁移,故D错误。
2.(多选)某时刻波源O开始振动形成的简谐波沿轴传播,从波源起振开始计时,其振动图像如图甲所示。经过一段时间,在波源O和质点P间形成了如图乙所示的波形,其中M、N、P均为x轴上的质点且恰好在平衡位置,已知质点P平衡位置坐标xP=6 m,由上述条件可知 (　　)
A.图乙所示时刻可能是t=6 s时刻,
此时P质点刚开始振动
B.从图乙所示时刻再经过2 s,
质点M走过的路程等于4 m
C.t=3 s时刻,M点在波峰位置
D.t=3 s时刻,M点在波谷位置
【解析】选A、C。由振动图像甲可知,波源的起振方向向上,周期T=4 s;由波动
图像乙可知, λ=6 m,解得λ=4 m,则波速v= m/s=1 m/s,对于波动图像
的质点P,此时振动方向向上,与波源起振方向一致,故该波的对应的时刻可能为
+nT=( +4n) s=(6+4n) s,当n=0时,t=6 s,此时波刚好传到P点,P质点刚
开始振动,故A正确;图乙所示时刻,由波动图像可知,质点M向上振动,故经过
Δt=2 s= ,走过的路程s=2A=2×5 cm=10 cm,故B错误;波从波源O传到M所需
时间tOM= =2 s,又t=3 s=tOM+1 s=tOM+ ,波源的起振方向向上,故
经 ,质点M在波峰位置,故C正确,D错误。
3.如图所示,甲为某一列简谐波t=t0时刻的波形图像,乙是这列波上P点从这一时刻起的振动图像,试讨论:
(1)波的传播方向和波速大小。
(2)画出经过2.3 s后波的图像,求P质点的位移和P质点运动的路程。
【解析】(1)根据振动图像乙可以判断P质点在t=t0时刻在平衡位置且向负的
最大位移运动,由此可确定波沿x轴正向传播。由t=t0时该波的图像甲可知
λ=2.0 m,又由题图乙得T=0.4 s,所以v= m/s=5.0 m/s。
(2)由于T=0.4 s,所以2.3 s=5 T,
波形重复5次再沿x轴向右平移 个波长,经过2.3 s
后的波的图像如图所示,P质点的位移为10 cm,
路程s=4A×5+3A=23A=2.3 m。
答案:(1)波沿x轴正向传播,波速为5.0 m/s
(2)图像见解析,位移为10 cm,路程为2.3 m
素养三　物理观念
考点 波的多解问题
1.波的多解问题的分析方法:
物理
观念 特征 物理方法
波的
多解
问题 (1)波的空间的周期性。
(2)波的时间的周期性。
(3)波的双向性。
(4)介质中两质点间的距离与波长关系未定。
(5)介质中质点的振动方向未定。 (1)首先考虑双向性,按波传播的可能性进行分析讨论。
(2)对设定的传播方向,先确定一个周期内的情况,然后在此基础上加n T。
(3)注意题目的限制条件,加强多解意识分析题意。
(4)空间的周期性与时间的周期性是波形平移规律的应用,选择其中一种方法求解。
2.波的多解问题的关键词转化:
【素养评价】
1.(多选)一列简谐横波沿x轴传播,已知x轴上x1=1 m和x2=7 m处质点的振动图像分别如图1、图2所示,则此列波的传播速率可能是(　　)
A.7 m/s　　B.2 m/s　　C.1.2 m/s　　D.1 m/s
【解析】选B、C。当该列波向右传播时,根据题干可知1 m和7 m之间的距离满
足的关系为6 m=nλ+ λ,则由v= 可得波速为v= m/s。当n=1时可得
v=1.2 m/s,因此C正确;当波向左传播时,1 m和7 m之间的距离关系满足
6 m=nλ+ λ,则v= m/s,当n=0时可得v=2 m/s,因此B正确,将A和D选项
代入两个波速表达式,n均不是整数,因此A和D错误。故选B、C。
2.(多选)一列沿x轴正方向传播的简谐横波,在t=0时刻的波形为如图所示的实线,在t=1 s时刻的波形为如图所示的虚线,则下列判断正确的是 (　　)
A.波长为4 m
B.振幅为4 cm
C.波速可能为5 m/s
D.波速可能为7 m/s
【解析】选A、C。由波形图知波长为4 m,振幅为2 cm,故选项A正确,B错误;
经t=1 s波形如图虚线所示,由于波传播的周期性,由实线变为虚线波形是
(n+ )T,即1 s=(n+ )T,解得T= s,(n=1,2,3…),波速v=
=(4n+1) m/s,(n=1,2,3…)。当n=1时,波速为5 m/s;当n=2时,波速为9 m/s,
故选项C正确,D错误。