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(共68張PPT)
第十二章　機械振動　機械波
第2講　機械波
素養目標　1.通過觀察，認識波的特征.能區別橫波和縱波.能用圖像描述橫波.理解波速、波長和頻率的關系.（物理觀念） 2.通過實驗，認識波的反射、折射、干涉及衍射現象.（物理觀念） 3.通過實驗，認識多普勒效應.能解釋多普勒效應產生的原因.能列舉多普勒效應的應用實例.（物理觀念） 4.掌握振動圖像和波的圖像的求解方法.（科學思維）
A. 0 B. 0.1 m
C. －0.1 m D. 0.2 m
B
AD
A. 該波的波長為1.2 m
B. 該波的波速為2 m/s
C. 該波沿x軸正方向傳播
D. t＝0.1 s時刻，x＝0處的質點位于平衡位置
波源　
傳播介質　
形式　
能量　
遷移　
波源　
零　
垂直　
波峰　
波谷　
同一直線　
密部　
平衡位置　
位移　
平衡位置　
相同　
介質　
振動頻率　
λf　
深化2　　波的傳播方向與質點振動方向的互判方法
項目 內容 圖像
“上下
坡”法 沿波的傳播方向，“上坡”時質點向下振動，“下坡”時質點向上振動
“同側”法 波形圖上某點表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖線同側
項目 內容 圖像
“微平
移”法 將波形圖沿傳播方向進行微小平移，再由x軸上某一位置的兩波形曲線上的點來判定
思維模型　會用簡諧運動的規律輔助機械振動圖像和波的圖像，解決生活中與機械振動、機械波相關問題.
A. 該時刻速度沿y軸正方向
B. 該時刻加速度沿y軸正方向
A
B
A. 該波沿x軸負方向傳播
B. 該波的傳播速度為10 m/s
C. t＝0.1 s時，質點Q的速度和加速度均最大
D. 在任意0.1 s內，質點Q通過的路程均為4 cm
BD
深化　　振動圖像和波的圖像的比較
項目 振動圖像 波的圖像
研究對象 某一振動質點 沿傳播方向的所有質點
研究內容 某一質點的位移隨時間的變化規律 某時刻所有質點的空間分布規律
圖線
物理意義 某一質點在各時刻的位移 某時刻各質點的位移
圖線變化 已有圖形不變 圖像隨時間沿傳播方向平移
項目 振動圖像 波的圖像
質點振動方向的確定方法 重復下一時刻的振動 重復前一質點的振動
一個完整曲線占橫坐標的距離 表示一個周期 表示一個波長
思維模型　用簡諧運動的規律輔助機械振動和波動圖像解決機械振動、機械波綜合問題.
角度1　根據波的圖像確定質點的振動圖像
A B C D
D
解析：0～t1完成兩次全振動會產生兩個完整的波形，t1時刻波形圖如圖所示
角度2　振動圖像和波的圖像的綜合應用
甲 乙
A. 1 m B. 2 m
C. 7 m D. 12 m
B
考題4　（2023·全國甲卷）分別沿x軸正向和負向傳播的兩列簡諧橫波P、Q的振動方向相同，振幅均為5 cm，波長均為8 m，波速均為4 m/s.t＝0時刻，P波剛好傳播到坐標原點，該處的質點將自平衡位置向下振動；Q波剛好傳到x＝10 m處，該處的質點將自平衡位置向上振動.經過一段時間后，兩列波相遇.
（1）在給出的坐標圖上分別畫出P、Q兩列波在t＝2.5 s時刻的波形圖（P波用虛線，Q波用實線）；
答案：（1）見解析圖　
解析：（1）根據Δx＝vt得Δx＝4×2.5 m＝10 m
可知t＝2.5 s時P波剛好傳播到x＝10 m處，Q波剛好傳播到x＝0處，根據“上下坡”法可得波形圖如圖所示.
（2）求出圖示范圍內的介質中，因兩列波干涉而振動振幅最大和振幅最小的平衡位置.
答案：（2）見解析
解得振幅最小的平衡位置有x＝1 m、x＝5 m、x＝9 m.
深化1　　造成波動問題多解的三大因素
周期性 （1）時間周期性：時間間隔Δt與周期T的周期性關系不明確.
（2）空間周期性：波傳播距離Δx與波長λ的關系不明確
雙向性 （1）傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定.
（2）振動方向雙向性：質點振動方向不確定
波形的
隱含性 在波動問題中，往往只給出完整波形的一部分，或給出幾個特殊點，而其余信息均處于隱含狀態，這樣波形就有多種情況，形成波動問題的多解性
深化2　　解決波的多解問題的思路
（1）解決周期性多解問題時，常采用從特殊到一般的思維方法，即找出一個周期內滿足條件的關系Δt或Δx，若此關系為時間，則t＝nT＋Δt（n＝0，1，2，…）；若此關系為距離，則x＝nλ＋Δx（n＝0，1，2，…）.
（2）解決雙向性多解問題時，養成全面思考的習慣，熟知波有向正、負（或左、右）兩方向傳播的可能，質點有向上、向下（或向左、向右）兩方向振動的可能.
A
A. x軸正方向1.5 m/s
B. x軸正方向2.5 m/s
C. x軸負方向1.5 m/s
D. x軸負方向3.5 m/s
A
四、波的干涉、衍射和多普勒效應
A. 兩列波的波長為2 m
B. 兩列波的起振方向均沿x正方向
C. S1和S2在平面內不能產生干涉現象
D. 兩列波的振幅分別為3 cm和1 cm
B
解析：由題圖可知S1和S2振動產生的兩列波傳播到M點的時間間隔Δt＝3 s，可得兩列
可得兩列波的波長λ＝4 m，A錯誤.由于M點到兩個波源的距離之差為半波長的奇數
倍，且M點是振動減弱點，可得兩波源振動步調相同；由振動圖像可知，最先傳播到
M點的波起振方向沿x正方向，B正確.由于振動步調相同，且頻率相同，S1和S2在平面
內能產生干涉現象，C錯誤.由振動圖像可知，最先傳播到M點的這列波振幅為3 cm，
后傳播到M點的這列波振幅為2 cm，D錯誤.
A
A. 振動減弱；d＝4.725 mm
B. 振動加強；d＝4.725 mm
C. 振動減弱；d＝9.45 mm
D. 振動加強；d＝9.45 mm
1. 波的干涉和衍射
項目 波的干涉 波的衍射
條件 兩列波的頻率必須 　相同　 明顯條件：障礙物或孔的尺寸比波長 　小　或 　相差不多　
現象 形成加強區和減弱區相互隔開的穩定的 　干涉圖樣　 波能夠 　繞過障礙物　或孔繼續向前傳播
相同　
小　
相差不多　
干涉圖樣　
繞過障礙物　
相對運動　
頻率　
不變　
變化　
深化1　　波的干涉現象中加強點、減弱點的兩種判斷方法
（1）公式法
（2）圖像法
（2）多普勒效應的兩種情況
思維模型　用波的疊加理論解釋生活中的干涉現象.
BD
A. t＝0時刻N點向下振動，波速為20 m/s
B. 從t＝0.05 s到t＝0.20 s，質點M通過的路程大于15 cm
C. t＝0.45 s時，質點N的位移為0
D. 足夠長時間后，O、Q之間有5個振動加強點（不包括O、Q兩點）
A
A. 波通過孔A，發生明顯的衍射現象
B. 波通過孔B，不發生衍射現象
C. 波遇到障礙物C，發生明顯的衍射現象
D. 波遇到障礙物D，不發生衍射現象
解析：當孔、縫、障礙物的寬度與波長差不多或者比波長還小時，就能夠發生明顯的衍射現象，這是發生明顯衍射的條件.觀察題圖，孔B和障礙物C尺寸明顯大于波長，不會發生明顯衍射現象，但仍然有衍射現象，只是不明顯，不易觀察；孔A和障礙物D尺寸小于和接近波長，會發生明顯衍射現象.故A正確，B、C、D錯誤.
A. 雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲
B. 超聲波被血管中的血流反射后，探測器接收到的超聲波頻率發生變化
C. 觀察者聽到遠去的列車發出的汽笛聲，音調會變低
D. 同一聲源發出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同
BC
解析：雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲，這是由于光在空氣中的傳播速度比聲波在空氣中的傳播速度大，選項A不符合題意；超聲波被血管中血流反射后，探測器接收到的超聲波頻率發生變化，是多普勒效應，選項B符合題意；觀察者聽到遠去的列車發出的汽笛聲，音調會變低，是多普勒效應，選項C符合題意；同一聲源發出的聲波，在空氣和水中的傳播速度不同，可知聲速與介質有關，不是多普勒效應，選項D不符合題意.
限時跟蹤檢測
A級·基礎對點練
題組一　機械波及其圖像
A. 繩波沿x軸的負方向傳播
B. t時刻M的加速度比N的加速度小
C. t時刻M的速度比N的速度小
D. M的振幅比N的振幅大
B
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解析：此時繩上質點M向上振動，根據波形平移法可知，繩波沿x軸的正方向傳播，A錯誤；離平衡位置越遠，質點的加速度越大，所以t時刻M的加速度比N的加速度小，B正確；離平衡位置越遠，質點振動的速度越小，所以t時刻M的速度比N的速度大，C錯誤；M的振幅等于N的振幅，D錯誤.
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A. 振源振動的頻率為0.4 Hz
B. t0時刻，質點Q的速度大小為10 m/s，沿x軸正方向
C. t0時刻，質點P的加速度減小而速度增大
D. 質點P在t0之后的0.1 s內通過的路程為10 cm
C
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題組二　振動圖像和波的圖像的綜合應用
A B C D
A
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圖（a） 圖（b）
A. 波沿x軸正方向傳播
B. 該列波的傳播速度為10 m/s
C. 質點P的平衡位置位于x＝4.5 m
D. 質點P從t＝0.25 s到t＝0.45 s過程運動的路程為9 m
D
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題組三　波的多解問題
A. 該波的周期是5 s
B. 該波的波速是3 m/s
C. 4 s時P質點向上振動
D. 4 s時Q質點向上振動
C
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A B C D
A
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題組四　波的干涉、衍射和多普勒效應
A. 兩列波會同時到達P點
B. 兩列波在P點疊加過程中，其最大位移等于A1＋A2
C. 兩列波都通過P點后波形會變得完全相同
AD
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A. 水槽中形成的水波波長為4 cm
B. 兩個振動片同時停止擊打水面，水面上的水波立即消失
C. Q點的振動始終加強
D. 垂直QS1在水槽中放置寬4 cm的障礙物（如圖中虛線所示），在障礙物后面還可以觀察到明顯的水波干涉圖樣
C
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B級·能力提升練
A. 該波沿x軸負方向傳播
B. t＝15 s時，質點a處于波峰位置
C. t＝5 s時，質點b振動的速度方向與回復力方向相同
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A. 兩列波的起振方向相同
B. 兩列波的波速v＝0.8 m/s
D. 以O點為圓心、5λ為半徑的圓周上有10個加強點
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11. 位于水面上O點的波源上下振動，形成在xOy水面上傳播的簡諧波，波面為圓.波源從平衡位置向上起振，t1＝0時刻，第一象限內第一次出現如圖甲所示的波面分布，其中實線表示波峰，虛線表示相鄰的波谷，A處質點的振動圖像如圖乙所示，z軸正方向垂直水面向上.求：
甲 乙
（1）該波在水面上傳播速度的大小；
答案：（1）2 m/s　
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答案：（2）5 cm
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