1、选修选修3 34 4波与相对论波与相对论第二单元机械波第二单元机械波选修选修3 34 4波与相对论波与相对论知识整合基础知识整合基础知识点一机械波横波和纵波知识点一机械波横波和纵波填一填填一填1机械波的形成和传播机械波的形成和传播(1)产生条件产生条件有有_有有_，如空气、水、绳子等，如空气、水、绳子等波源波源介质介质选修选修3 34 4波与相对论波与相对论(2)传播特点传播特点传播传播_、能量和信息、能量和信息质点不质点不_介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源_振动形式振动形式随波迁移随波迁移相同相同选修选修3 34 4波与相对论波与相
2、对论2机械波的分类机械波的分类分分类类质点振动方向和波质点振动方向和波的传播方向的关系的传播方向的关系形状形状举例举例横横波波垂直垂直凹凸相间；有凹凸相间；有_、_绳波等绳波等纵纵波波在同一直线上在同一直线上疏密相间；有疏密相间；有_、_弹簧波、声波弹簧波、声波等等波峰波峰波谷波谷密部密部疏密疏密选修选修3 34 4波与相对论波与相对论练一练练一练关于振动和波的关系，下列说法中正确的是关于振动和波的关系，下列说法中正确的是()A振动是波的成因，波是振动的传播振动是波的成因，波是振动的传播B振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动
3、现象起来呈现的运动现象C波的传播速度就是质点振动的速度波的传播速度就是质点振动的速度D波源停止振动时，波立即停止传播波源停止振动时，波立即停止传播选修选修3 34 4波与相对论波与相对论【解析解析】机械波的产生条件是有波源和介质由于介质机械波的产生条件是有波源和介质由于介质中的质点依次带动由近及远传播而形成波，所以选项中的质点依次带动由近及远传播而形成波，所以选项A和和B正正确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质中其速度大小不变；而质点振动的速度和方向都随时间周期性中其速度大小不变；而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生
4、变化，选项地发生变化，选项C错误；波源一旦将振动传给了介质，振动错误；波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播，当波源停止振动时，介质仍然继续就会在介质中向远处传播，当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而停止传播，传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而停止传播，选项选项D错误错误【答案答案】AB选修选修3 34 4波与相对论波与相对论知识点二横波的图像、波速、波长和频率知识点二横波的图像、波速、波长和频率(周期周期)的关系的关系填一填填一填1横波的图像横波的图像(1)坐标轴：横坐标表示沿波传播方向上各个质点的坐标轴：横坐标表示沿波传播方向上
5、各个质点的_ _，纵坐标表示该时刻各个质点离开平衡位置的，纵坐标表示该时刻各个质点离开平衡位置的_(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开_的位移的位移平衡平衡位置位置位移位移平衡位置平衡位置选修选修3 34 4波与相对论波与相对论(3)图像：图像：选修选修3 34 4波与相对论波与相对论(4)应用：应用：直接读取直接读取_和和_，以及该时刻各质点的，以及该时刻各质点的_确定某时刻各质点加速度和速度的确定某时刻各质点加速度和速度的_，并能比较，并能比较大小大小结合波的传播方向可确定各质点的结合波的传播方向可确定各质点的_或由各质或由各质点的
6、振动方向确定波的点的振动方向确定波的_振幅振幅A波长波长位移位移方向方向振动方向振动方向传播方向传播方向选修选修3 34 4波与相对论波与相对论2波长、波速、频率及其关系波长、波速、频率及其关系(1)波长波长：沿着波的传播方向，两个相邻的相对平衡位置的位移和振沿着波的传播方向，两个相邻的相对平衡位置的位移和振动方向总是动方向总是_的质点间的距离的质点间的距离(2)波速波速v：波在介质中的传播速度，由波在介质中的传播速度，由_本身的性质决定本身的性质决定(3)频率频率f：由波源决定，等于波源的由波源决定，等于波源的_(4)波长、波速和频率的关系：波长、波速和频率的关系：相同相同介质介质振动频率振
7、动频率f 选修选修3 34 4波与相对论波与相对论练一练练一练如图所示是一列简谐波在如图所示是一列简谐波在t0时刻的波形图，介质中的质时刻的波形图，介质中的质点点P沿沿y轴方向做简谐运动的表达式为轴方向做简谐运动的表达式为y10sin(5t)cm.关于这关于这列简谐波，下列说法中正确的是列简谐波，下列说法中正确的是()A这列简谐波的振幅为这列简谐波的振幅为20 cmB这列简谐波的周期为这列简谐波的周期为5.0 sC这列简谐波在该介质中的传播速度为这列简谐波在该介质中的传播速度为25 cm/sD这列简谐波沿这列简谐波沿x轴正向传播轴正向传播选修选修3 34 4波与相对论波与相对论选修选修3 34
8、 4波与相对论波与相对论知识点三波的干涉和衍射现象多普勒效应知识点三波的干涉和衍射现象多普勒效应填一填填一填1波的干涉和衍射波的干涉和衍射波的干涉波的干涉波的衍射波的衍射条条件件两列波的频率必须两列波的频率必须_明显条件，障碍物或孔的明显条件，障碍物或孔的_比波长小或相差不比波长小或相差不多多现现象象形成加强区和减弱区相互形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的隔开的稳定的_波波_或通过或通过孔隙继续传播孔隙继续传播相同相同尺寸尺寸干涉图样干涉图样绕过障碍物绕过障碍物选修选修3 34 4波与相对论波与相对论2.多普勒效应多普勒效应(1)条件：波源和观察者之间有条件：波源和观察者之间有_(2)现象：观
9、察者感到现象：观察者感到_发生变化发生变化(3)实质：波源频率实质：波源频率_，观察者接收到的频率，观察者接收到的频率_相对运动相对运动频率频率不变不变变化变化选修选修3 34 4波与相对论波与相对论练一练练一练关于波的衍射现象，下列说法正确的是关于波的衍射现象，下列说法正确的是()A当孔的尺寸比波长大时，一定不会发生衍射现象当孔的尺寸比波长大时，一定不会发生衍射现象B只有孔的尺寸与波长相差不多时，或者比波长还小时只有孔的尺寸与波长相差不多时，或者比波长还小时才会观察到明显的衍射现象才会观察到明显的衍射现象C只有波才有衍射现象只有波才有衍射现象D以上说法均不正确以上说法均不正确 选修选修3 3
10、4 4波与相对论波与相对论【解析解析】当孔的尺寸比波长大时，会发生衍射现象，只当孔的尺寸比波长大时，会发生衍射现象，只不过不明显只有当孔、缝或障碍物的尺寸跟波长相差不多，不过不明显只有当孔、缝或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才会发生明显的衍射现象，切不可把此条或者比波长更小时，才会发生明显的衍射现象，切不可把此条件用来判断波是否发生了衍射现象件用来判断波是否发生了衍射现象【答案答案】BC选修选修3 34 4波与相对论波与相对论热点考向剖析热点考向剖析考向一波的形成和传播考向一波的形成和传播1在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间
11、的距离叫波长离叫波长2波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同向相同3介质中每个质点做的都是受迫振动，所以任一质点的介质中每个质点做的都是受迫振动，所以任一质点的振动频率和周期都和波源相同因此可以断定：波从一种介质振动频率和周期都和波源相同因此可以断定：波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可以进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可以改变，但频率和周期都不会改变改变，但频率和周期都不会改变选修选修3 34 4波与相对论波与相对论选修选修3 34 4波与相对论波与相对论典例典例1(2014山东理综山东
12、理综)一列简谐横波沿直线传播以波一列简谐横波沿直线传播以波源源O由平衡位置开始振动为计时零点，质点由平衡位置开始振动为计时零点，质点A的振动图像如图的振动图像如图所示，已知所示，已知O、A的平衡位置相距的平衡位置相距0.9 m以下判断正确的是以下判断正确的是()A波长为波长为1.2 mB波源起振方向沿波源起振方向沿y轴正方向轴正方向C波速大小为波速大小为0.4 m/sD质点质点A的动能在的动能在t4 s时最大时最大【尝试解题尝试解题】_选修选修3 34 4波与相对论波与相对论选修选修3 34 4波与相对论波与相对论针对训练针对训练1一列简谐横波沿直线由一列简谐横波沿直线由a向向b传播，相距传播
13、，相距10.5 m的的a、b两处的质点振动图像如图中两处的质点振动图像如图中a、b所示，则所示，则()A该波的振幅可能是该波的振幅可能是20 cmB该波的波长可能是该波的波长可能是8.4 mC该波的波速可能是该波的波速可能是10.5 m/sD该波由该波由a传播到传播到b可能历时可能历时7 s选修选修3 34 4波与相对论波与相对论选修选修3 34 4波与相对论波与相对论考向二振动图像和波动图像的综合应用考向二振动图像和波动图像的综合应用1两种图像的比较两种图像的比较选修选修3 34 4波与相对论波与相对论图像类型图像类型振动图像振动图像波的图像波的图像物理意义物理意义表示某质点各个时刻的表示某
14、质点各个时刻的位移位移表示某时刻各质点的位移表示某时刻各质点的位移图像信息图像信息(1)质点振动周期质点振动周期(2)质质点振幅点振幅(3)各时刻质点位各时刻质点位移移(4)各时刻速度、加速度各时刻速度、加速度方向方向(1)波长、振幅波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度任意一质点在该时刻加速度方向方向(4)传播方向、振动方向的互判传播方向、振动方向的互判形象比喻形象比喻记录着一个人一段时间记录着一个人一段时间内活动的录像带内活动的录像带记录着许多人某时刻动作、表记录着许多人某时刻动作、表情的集体照片情的集体照片图像变化图像变化随时间推移
15、，图像延随时间推移，图像延续，但已有形状不变续，但已有形状不变随时间推移，图像沿传播方向随时间推移，图像沿传播方向平移平移一完整曲线占一完整曲线占横坐标距离横坐标距离表示一个周期表示一个周期表示一个波长表示一个波长选修选修3 34 4波与相对论波与相对论2.波的传播方向与质点振动方向的互判方法波的传播方向与质点振动方向的互判方法已知质点振动方向可判断波的传播方向，或已知波的传播已知质点振动方向可判断波的传播方向，或已知波的传播方向和某时刻的图像可判断介质质点的振动方向，常用的方法方向和某时刻的图像可判断介质质点的振动方向，常用的方法如下：如下：选修选修3 34 4波与相对论波与相对论选修选修3
16、 34 4波与相对论波与相对论典例典例2(2014课标全国理综课标全国理综)图图(a)为一列简谐横波在为一列简谐横波在t2 s时的波形图，图时的波形图，图(b)为媒质中平衡位置在为媒质中平衡位置在x1.5 m处的质点的处的质点的振动图像，振动图像，P是平衡位置为是平衡位置为x2 m的质点下列说法正确的是的质点下列说法正确的是()A波速为波速为0.5 m/sB波的传播方向向右波的传播方向向右C02 s时间内，时间内，P运动的路程为运动的路程为8 cmD02 s时间内，时间内，P向向y轴正方向运动轴正方向运动E当当t7 s时，时，P恰好回到平衡位置恰好回到平衡位置【尝试解题尝试解题】_选修选修3
17、34 4波与相对论波与相对论选修选修3 34 4波与相对论波与相对论【名师点睛名师点睛】“一分、一看、二找一分、一看、二找”巧解波动图像与振动图像的综合类巧解波动图像与振动图像的综合类问题问题1分清振动图像与波动图像此问题最简单，只要看清分清振动图像与波动图像此问题最简单，只要看清横坐标即可，横坐标为横坐标即可，横坐标为x则为波动图像，横坐标为则为波动图像，横坐标为t则为振动图则为振动图像像2看清横、纵坐标的单位尤其要注意单位前的数量看清横、纵坐标的单位尤其要注意单位前的数量级级3找准波动图像对应的时刻找准波动图像对应的时刻4找准振动图像对应的质点找准振动图像对应的质点选修选修3 34 4波与
18、相对论波与相对论针对训练针对训练2(2014安徽理综安徽理综)一简谐横波沿一简谐横波沿x轴正向传播，图轴正向传播，图1是是t0时刻的波形图，图时刻的波形图，图2是介质中某质点的振动图像，则该质点的是介质中某质点的振动图像，则该质点的x坐标值合理的是坐标值合理的是()选修选修3 34 4波与相对论波与相对论【解析解析】由质点振动图像可知，由质点振动图像可知，t0时刻质点时刻质点y坐标介坐标介于于0.10.2之间，且振动方向向下再由波的图像以及波之间，且振动方向向下再由波的图像以及波的传播方向和振动方向的关系可知，该质点的传播方向和振动方向的关系可知，该质点x坐标的合理值是坐标的合理值是x2.5
19、m故选项故选项C正确正确【答案答案】C选修选修3 34 4波与相对论波与相对论考向三波的多解问题考向三波的多解问题造成波动问题多解的主要因素造成波动问题多解的主要因素(1)周期性：周期性：时间周期性：时间间隔时间周期性：时间间隔t与周期与周期T的关系不明确的关系不明确空间周期性：波传播距离空间周期性：波传播距离x与波长与波长的关系不明确的关系不明确选修选修3 34 4波与相对论波与相对论(2)双向性：双向性：传播方向双向性：波的传播方向不确定传播方向双向性：波的传播方向不确定振动方向双向性：质点振动方向不确定振动方向双向性：质点振动方向不确定如：如：a.质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位
20、移两质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能种可能b质点由平衡位置开始振动，则起振方向有向上、向下质点由平衡位置开始振动，则起振方向有向上、向下(或向左、向右或向左、向右)两种可能两种可能c只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传播的可能，即沿传播的可能，即沿x轴正方向或沿轴正方向或沿x轴负方向传播轴负方向传播d只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能选修选修3 34 4波与相对论波与相对论解决此类问题时，往往采用从特殊到一般的思维方法，即解决此类问题时，往往采用从特殊到一般的思维方法，
21、即找到一个周期内满足条件的特例，在此基础上，如知时间关找到一个周期内满足条件的特例，在此基础上，如知时间关系，则加系，则加nT；如知空间关系，则加；如知空间关系，则加n.(3)波形的隐含性形成多解：波形的隐含性形成多解：在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几在波动问题中，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，形成波动问题的多解性情况，形成波动问题的多解性选修选修3 34 4波与相对论波与相对论典例典例3(2013天津卷天津卷)一列简谐横波沿直线传播，该直线一列简谐横波沿直线传
22、播，该直线上平衡位置相距上平衡位置相距9 m的的a、b两质点的振动图像如图所示，下列两质点的振动图像如图所示，下列描述该波的图像可能正确的是描述该波的图像可能正确的是()选修选修3 34 4波与相对论波与相对论【答案答案】AC选修选修3 34 4波与相对论波与相对论【尝试解题尝试解题】_选修选修3 34 4波与相对论波与相对论针对训练针对训练3一列简谐横波在一列简谐横波在t0时刻的波形如图中的实线所示，时刻的波形如图中的实线所示，t0.02 s时刻的波形如图中虚线所示若该波的周期时刻的波形如图中虚线所示若该波的周期T大于大于0.02 s，则该波的传播速度可能是，则该波的传播速度可能是()A2 m/s B3 m/sC4 m/s D5 m/s选修选修3 34 4波与相对论波与相对论选修选修3 34 4波与相对论波与相对论选修选修3 34 4波与相对论波与相对论谢谢观看！
