高中物理第二章机械波归纳与整理2粤教版选修PPT课件

当（ωt＋φ）等于2nπ＋32π时，sin（ωt＋φ）＝－1，即
x＝－A；当（ωt＋φ）等于nπ时，sin（ωt＋φ）＝0，即
x＝0.
【典例1】 有一弹簧振子在水平方向上的B、C之 间做简谐运动，已知B、C间的距离为20 cm，振子在2 s 内完成了10次全振动.若从某时刻振子经过平衡位置时开 始计时（t＝0），经过14周期振子有负向最大位移.
第二章 机械振动
学习目标
物 理 与 STSE
1.知道简谐运动的
数学表达式.
2.了解初相和相位
差的概念，理解相
位的物理意义.
手摸喇叭的发音
3.根据图像和表达
纸盆会感到它会 振动，声音越
式会求各物理量的 大，振动越剧烈
变化
在波浪中上下振 动的小船可视为 简谐振动
知识点一 简谐运动的函数描述 1.振动曲线：振子振动时位移与时间关系的曲线. 2.函数表达式：x＝Acos（ωt＋φ）. 3.角频率与周期或频率的关系：ω＝2Tπ＝2πf.
答案：AD
判断一个振动为简谐运动的方法 根据简谐运动的特征进行判断，由此可总结为： （1）通过对位移的分析，列出位移—时间表达式， 利用位移—时间图像是否满足正弦规律来判断. （2）对物体进行受力分析，求解物体所受力在振动 方向上的合力，利用物体所受到的回复力是否满足F＝ －kx进行判断. （3）根据运动学知识，分析求解振动物体的加速 度，利用简谐运动的运动学特征a＝－mk x进行判断.
引导学生通过匀速圆周运动推导出 科学探究 简谐运动的表达式，培养学生合作
探究的能力
科学态度 与责任
利用数据说明事实，培养学生实事 求是的思想，进一步联系实际，激 发学生学习物理的兴趣
小试身手 1.如图所示，是某质点做简谐运动的振动图像，下 列说法中正确的是（ ）

确;由题图可以看出,在t=1.5 s和t=4.5 s两时刻质点位移大小相等,D正确.
课堂篇 探究学习
探究一
简谐运动的函数描述
情境探究
π
有两个简谐运动,它们的函数表达式分别为:x1=3asin(4πbt+ 4 )和
π
x2=9asin(8πbt+ 2
Hale Waihona Puke ),则它们的振幅之比是多少?频率各是多少?
要点提示 它们的振幅分别为3a和9a,比值为1∶3;频率分别为2b和4b.
tBC=tB'C',如图所示.
2.做简谐运动的物体运动过程中的周期性
简谐运动是一种周而复始的周期性的运动,按其周期性可做如下判断:
(1)若t2-t1=nT,则t1、t2两时刻振动物体在同一位置,运动情况相同.
所有物理量大小和方向
1
(2)若t2-t1=nT+ 2
方向相反.
T,则t1、t2两时刻,描述运动的物理量(x,F,a,v)均大小相等,
多少?
(2)取物体A做简谐运动的平衡位置为坐标原点,向下为正方
向,建立x坐标轴,从绳子断裂开始计时,写出物体A做简谐运动
位移与时间的函数表达式.
答案
2+4
(1)

+2
π π
(2)x=
sin( t+ )

0 2
解析 (1)绳子未断开时,对物体A和物体B整体分析F1-2mg=2ma
得F1=2mg+2ma
于O点对称,周期为T.
(1)物体经过C、D两点时的位移有什么特点?
(2)物体经过C、D两点时的速度、加速度有什么特点?
(3)物体由C点开始,再过T、2T时间,物体的位置、速度有何变化?

一二
知识精要
自主预习 合作探究
思考探究 典题例解 迁移应用
有的同学认为,“如果波源停止振动了,波也会立即停止传播”,这 种说法对不对?
答案:不对。虽然波源停止振动了,但波(也就是振动的形式和能 量)还是可以继续向前传播的,即波可以离开波源而独立向前传播。
一二
知识精要
自主预习 合作探究
思考探究 典题例解 迁移应用
一二
知识精要
自主预习 合作探究
思考探究 典题例解 迁移应用
一、机械波的要
自主预习 合作探究
思考探究 典题例解 迁移应用
2.机械波的特点 (1)机械波传播的是振动形式、能量和信息,介质中各质点本身并 不随波的传播而迁移,而是在各自的平衡位置附近振动。 (2)由于波的形成实际上是从波源开始依次带动介质中的各个质 点参与振动,所以各个质点都在做受迫振动,因此各个质点振动的 周期(频率)与波源的周期(频率)相同。 (3)在不考虑能量损失时,各质点振动的振幅相同,各质点的起振 方向都与波源开始振动的方向相同。
(多选)一列横波沿绳子向右传播,某时刻绳子形成如图所示的形
状,对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点( )
A.它们的振幅相同 B.质点D和F的速度方向相同 C.质点A和C的速度方向相同 D.从此时算起,质点B比C先回到平衡位置 答案:AD 解析:波中各质点均做受迫振动,不考虑能量损耗,各质点振幅相 同,所以选项A正确。 波传播时,离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动, 并跟随着近的质点振动。D跟随C向上运动,F跟随E向下运动。同 理,A向下,C向上运动,由此可知选项B和C错误。 由于此时B和C两点都向上运动,C比B后到最大位移处,C回到平 衡位置也比B较迟,所以选项D正确。

04 多普勒效应原理 及应用举例
多普勒效应定义及产生条件
定义
当观察者和波源之间存在相对运动时，观察者接收到的波的频率会发生变化，这种现象被称为多普勒效应。
产生条件
多普勒效应的产生需要满足两个条件，一是波源和观察者之间存在相对运动；二是观察者在波的传播方向上。
观察者和波源相对运动对频率影响
观察者向波源运动时
高中物理选修课件第二章机 械波
汇报人：XX 20XX-01-17
contents
目录
• 机械波基本概念与分类 • 机械波在介质中传播特性 • 机械波能量传递与衰减过程 • 多普勒效应原理及应用举例 • 机械振动与机械波关系探讨 • 实验：观察和分析机械波现象
01 机械波基本概念 与分类
机械波定义及产生条件
当机械波遇到不同介质的分界面 时，部分能量会返回原介质继续 传播，形成反射波。反射波的频 率、波长和速度与原波相同，但
传播方向相反。
折射现象
当机械波从一种介质斜射入另一 种介质时，传播方向会发生改变 ，形成折射波。折射波的频率不 变，但波长和速度会发生变化。
反射和折射条件
反射和折射现象的发生取决于入 射角、两种介质的性质以及波的 频率等因素。当入射角等于临界
将实验结果与理论预测进行比较，讨论可能 存在的误差和影响因素，提出改进实验的建 议。同时，可以进一步探讨机械波在实际应 用中的意义和价值。
THANKS
感谢观看
机械波定义
机械波是机械振动在介质中的传 播，是一种能量传递的形式。
产生条件
机械波的产生需要两个基本条件 ，一是振源，即产生振动的物体 或质点；二是传播介质，即能够 传递振动的物质。
横波与纵波特性比较

干涉图样稳定， 振动强弱区域相 间分布，加强 区、减弱区位置 不变
缝、孔或障碍 物的尺寸跟波 长相差不多或 者小于波长
两列波的频率 相同
干涉和 衍射是 波特有 的现象
2. 多普勒效应 波源不动 观察者向波源运动，接收频率增大 观察者背离波源运动，接收频率减小 波源向观察者运动，接收频率增大
观察者不动 波源背离观察者运动，接收频率减小
加强 D．P点的振动遵守波的叠加原理，但并不始终加强 答案 D
2．如图1－2－2所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学
坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确
的是
( )．
图1－2－2
A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高 B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高 C．女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变 D．女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低 答案 AD
一个周期
(1)波长、振幅 (2)任意一质点此刻 的位移和加速度方 向 随时间推移，图象 沿传播方向平移
一个波长
3. 波长、波速、频率及其关系 (1)波长 在波动中，振动相位总是_相__同__的两个相邻质点间的距 离，用λ表示． (2)波速 波在介质中的传播速度．由_介__质__本身的性质决定． (3)频率 由_波__源__决定，等于_波__源__的振动频率． (4)波长、波速和频率的关系
衡位置运动，速度增大，加速度减小．
答案 D
5． 一列简谐波在两时刻的波形如图1－2－5中实线和虚线所
示，由图可确定这列波的
( )．
图1－2－5
A．周期
B．波速
C．波长 D．频率
解析 因题中未给出实线波形和虚线波形的时刻，不知道
时间差或波的传播方向，因此无法确定波速、周期和频

一
二
三
四
五
知识精要
思考探究
典题例解
迁移应用
解析:由图象可知质点b此时位于平衡位置,故其位移为零,选项A 正确;根据带动法,在质点b靠近波源一侧的附近,选参考质点b',由于 质点b'在质点b上方,所以此刻质点b向y轴正方向运动,选项B错误; 简谐波在介质中传播时,介质中各质点的振幅都相同,选项C正确; ������ 再经过 2 ,质点a运动到负的最大位移处,其路程为2A,即4 cm,偏离 平衡位置的位移为-2 cm,选项D错误。 答案:AC
答案:见解析
一
二
三
四
五
知识精要
思考探究
典题例解
迁移应用
解析:机械波在传播的过程中,介质中的质点都在各自的平衡位 置附近振动,时间上依次滞后。从波形上看出,在 t= 时刻第4个质
3������ 点才开始振动,则在 t= 4 时刻第10个质点刚开始振动,此时第4个质2 的时间回到了自己的平衡位置,第1个质点到达下方
一
二
三
四
五
知识精要
思考探究
典题例解
迁移应用
一
二
三
四
五
知识精要
思考探究
典题例解
迁移应用
细绳的一端在外力作用下从t=0时刻开始做简谐运动,激发出一 列简谐横波,在细绳上选取15个点,图甲为 t=0时刻各点所处的位 ������ 3������ 置,图乙为 t=4时刻的波形(T 为波的周期)。在图丙中画出 t= 4 时刻的波形。
一
二
三
四
五
知识精要
思考探究
典题例解
迁移应用
波中各质点做简谐运动,是一种变加速运动,是否说明波的传播 也是变加速运动? 答案:波在同种均匀介质中是匀速传播的。

动，其振动频率称为固有频率。
高中物理 选择性必修第一册
第二章 机械振动
一、受迫振动的频率
1.阻尼振动
（1）定义：振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动。
（2）阻尼振动的图像：
（3）阻尼振动的能量：振动系统能量衰减。
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第二章 机械振动
例.(多选)下列说法中错误的是( BC )
等于钢丝的固有频率，即60 Hz，所以发动机的转速：n=f=60 r/s=3 600 r/min，故B正确。
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第二章 机械振动
谢谢！
B
A.三个摆振动的振幅大小相等
B.三个摆的振幅大小不同，B摆的振幅最大
C.B摆的振动周期最大，D摆的振动周期最小
D.D摆的振动周期最大，C摆的振动周期最小
）
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第二章 机械振动
2. 一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线
【解析】
（振幅A与驱动力频率f的关系）如图所示，则
为0.5 Hz时振幅最大，即达到了共振，
桥梁突然断裂，造成226名官兵和行人丧生．你知道这是什么原
因造成的吗？
提示：是共振造成的．因为大队士兵迈步的频率正好与大桥的固有频率一致，使桥体的振动加
强，当它的振幅达到甚至超过桥梁的形变能力时，桥就断了．要便步过桥．
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第二章 机械振动
例 如图所示是一个单摆的共振曲线．
(1)若单摆所处环境的重力加速度g＝9.8 m/s2，试求此摆的摆长；
A．阻尼振动的振幅不断减小
B．物体做阻尼振动时，随着振幅的减小，频率也不断减小
C．阻尼振动的振幅逐渐减小，所以周期也逐渐减小

【答案】 (1)上 下 下 (2)4 0
1．知道波具有独立传播的特性和两波叠加的位移规律． 课 标 2．知道波的干涉现象及产生稳定干涉现象的条件． 导 思 3．知道波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件．
4．会用波的干涉、衍射现象解释相关问题.
一、波的干涉 1．波的叠加 几列波相遇时能够保持各自的__运__动___状__态_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__．
(2)再经过T2，质点 A 通过的路程是________ cm，质点 C 的位移是________．
【解析】 (1)由于波沿 x 轴正方向传播，所以 A 点在“下坡区”，向上运 动；C 点、D 点均在“上坡区”，C、D 两点都向下运动．
(2)再经过T2，A 又回到平衡位置，所以 A 通过的路程为 4 cm，C 点也回到平 衡位置，其位移为 0.
③若两列波源振动步调相反，则上述结论反之即可．
(2)现象判断法 若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为振动加强点；若总是波 峰与波谷相遇，则该点为振动减弱点．
三、波的衍射现象及发生明显衍射的条件 1．生活中常见的波的衍射现象 (1)声波：声波在空气中的波长较长，可以跟一般障碍物的尺寸相比拟．比 如“隔墙有耳”、“闻其声不见其人”等现象，就是因为声波发生了衍射，绕 过障碍物传入人耳，而光波由于波长很短，障碍物或孔的尺寸远大于光的波长， 不能绕过障碍物发生明显衍射，所以看不到说话的人． (2)水波：水面上传播的波能够越过水面上的芦苇、小石块等障碍物，桥洞 口水波的衍射，都是典型的水波的衍射现象．
【解析】 a 点是波谷和波谷相遇的点，c 是波峰和波峰相遇的点，都是振 动加强的点，而 b、d 两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱的点，A 正确．

机械波定义及分类
机械波定义
机械波是机械振动在介质中的传 播，它依赖于介质的存在而传播 。
机械波分类
根据质点振动方向与波传播方向 的关系，机械波可分为横波和纵 波。
波动现象与振动关系
波动现象
波动是振动在介质中的传播过程，表 现为质点在平衡位置附近的往复运动 。
振动与波动关系
振动是波动的起因，波动是振动的传 播。没有振动就没有波动，波动依赖 于振动而存在。
传递给相邻的水分子，从而形成水波。
水波的特性分析
水波具有多种特性，如振幅、波长、频率、传播速度等。其中，振幅表示波动的强弱程 度，波长表示相邻两个波峰或波谷之间的距离，频率表示单位时间内波动的次数，传播
速度则表示波动在水体中传播的快慢。
地震波产生原因和危害防范措施
要点一
地震波的产生原因
要点二
地震波的危害防范措施
04
3. 对实验数据进行统计分析，以 评估实验结果的可靠性和准确性 。
06
知识拓展：水波、地震波等其他类型机械 波简介
水波形成原理及特性分析
水波的形成原理
水波是由于水体受到某种外力的扰动（如风、雨滴、动物活动等）而引发的波动现象。 当外力作用于水面时，会使水分子离开其平衡位置，并通过分子间的相互作用力将能量
在科技领域中的应用前景
多普勒效应应用
在医学、天文学、雷达测速等领域有广泛应 用，如医学上的彩超就是利用了多普勒效应 。
共振应用
在建筑、桥梁等工程领域，以及音响、乐器 等制造领域有广泛应用，如利用共振原理设 计的音响可以产生更好的音效。同时，也需 要防范共振可能带来的危害。
05
实验：测定声波在空气中的传播速度
谢谢您的聆听

C.“雷声轰鸣”是声波的衍射现象
D.“余音绕梁,三日不绝”是声波的衍射现象
答案:AB
解析:A中“空山不见人,但闻人语声”,是声波的衍射现象;B中符合产生明
显衍射现象的条件,所以选项B正确;“雷声轰鸣”是雷声在各云层间反射
造成的,“余音绕梁,三日不绝”是声波在房内反射的结果,故C、D不正确。
第十四页，共20页。
Δ
=
(4+3)
(n=0,1,2,…)。
4Δ
第二十页，共20页。
专题
(zhuāntí)
一
专题
专题
(zhuāntí) (zhuāntí)
二
三
专题三 波的多解问题
1.时间、距离不确定形成多解
沿着波的传播方向间距等于整数倍波长,或在振动时间上间隔等于整数
倍周期的两质点振动情况完全相同。所以,若题目中没有给定波的传播时
间或传播距离,就会形成多解。
2.波的传播方向不确定形成多解
答案:A
第十二页，共20页。
专题
(zhuāntí)
一
专题
(zhuāntí)
二
专题
(zhuāntí)
三
第十三页，共20页。
专题
(zhuāntí)
一
专题
(zhuāntí)
二
专题
(zhuāntí)
三
迁移训练2 (多选)下列说法中正确的是(
)
A.“空山不见人,但闻人语声”,是声波的衍射现象
B.波长与孔的宽度差不多时能发生明显的衍射
分知识的考查多集中在波的图象的特点上,往往与质点的振动图象相结合进
行命题,题型一般为选择题。
第三页，共20页。