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1、新高考物理二轮复习第2讲机械波板块一主干梳理夯实基础【知识点1】机械波横波和纵波1机械波的形成和传播(1)产生条件有波源；有介质，如空气、水、绳子等。(2)传播特点传播振动形式、能量和信息；介质中质点不随波迁移；介质中各质点振动频率、振幅、起振方向都与波源相同。2机械波的分类【知识点2】横波的图象波速、波长、频率(周期)及其关系1.横波的图象(1)坐标轴：横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点偏离各自平衡位置的位移。(2)意义：表示在某一时刻各质点离开各自平衡位置的位移。(3)图象(4)应用可直接读取振幅A、波长，以及该时刻各质点偏离各自平衡位置的位移。可确定该时刻各质点加速度的方向，
2、并能比较该时刻不同质点速度或加速度的大小。可结合波的传播方向确定各质点的振动方向，或结合某个质点的振动方向确定波的传播方向。2波长、波速、频率(周期)及其关系(1)波长：在波动中，偏离平衡位置位移(或者说振动相位)总是相同的两个相邻质点间的距离。(2)波速v：波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定。(3)频率f：由波源决定，等于波源的振动频率；与周期的关系为f。(4)波长、波速、频率和周期的关系：vf。【知识点3】波的干涉和衍射多普勒效应1波的独立传播原理两列波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的运动特征，即各自的波长、频率等保持不变，继续传播，就像没有跟另一列波相遇一样。2波的叠加几列波相遇时
3、能够保持各自的运动特征，即各自的波长、频率等保持不变，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(速度、加速度)等于这几列波单独传播时引起的位移(速度、加速度)的矢量和。3波的干涉和衍射的比较4多普勒效应(1)定义：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到的波的频率发生变化的现象叫多普勒效应。(2)规律：波源的频率不变，只是观察者接收到的波的频率发生变化。如果二者相互接近，观察者接收到的频率变大；如果二者相互远离，观察者接收到的频率变小。(3)应用：利用声波的多普勒效应可以测定车辆行驶的速度；利用光波的多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的运行速度。板块
4、二考点细研悟法培优考点1 机械波的形成与传播 深化理解1波速与振速的区别波源振动几个周期，波形就向外平移性延伸几个波长，这个比值就表示了波形向外平移性延伸(或振动能量向外传播)的速度，即波速。波速的大小与介质有关，波在同一均匀介质中的传播是匀速的，与波源的振动频率无关。质点的振动速度，即为振速，波动中各质点都在平衡位置附近做周期性振动，即做变速运动，振速周期性变化，振速的大小、方向与质点偏离平衡位置的位移的大小、方向有关。2机械振动与机械波的区别和联系例1(多选)一列简谐横波向右传播，在其传播路径上每隔L0.1 m选取一个质点，如图甲所示，t0时刻波恰传到质点1，并立即开始向上振动，经过时间t
5、0.3 s，所选取的19号质点间第一次出现如图乙所示的波形，则下列判断正确的是()At0.3 s时刻，质点1向上振动Bt0.3 s时刻，质点8向下振动Ct0至t0.3 s内，质点5振动的时间只有0.2 sD该波的周期为0.2 s，波速为4 m/sE该波的周期为0.3 s，波速为2.67 m/s(1)如何确定波的周期、波长和波速？提示：由振动的时间确定周期T，由形成的波形确定波长，再由v确定波速。(2)如何由波的传播方向确定质点的振动方向？提示：微平移法。尝试解答选BCD。由乙图可知波长0.8 m，由题知，t0时刻，该波恰传到质点1，并向上振动，当t0.3 s时，由乙图确定此时质点1向下振动，又
6、已知19号质点间第一次出现如图乙所示波形，故质点1振动了一个半周期，所以T0.2 s，由v得v4 m/s，所以D正确，A、E错误。由波向右传播及乙图可知，在t0.3 s时，质点8向下振动，B正确。从t0时刻起，经半个周期即0.1 s波才传到质点5，因此质点5在t0至t0.3 s内振动了一个周期0.2 s，C正确。总结升华机械波的特点及各物理量之间的关系(1)介质依存性：机械波离不开介质。(2)能量信息性：机械波传播的是振动的形式、能量和信息。(3)传播不移性：在传播方向上，各质点只在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移。(4)时空重复性：机械波传播时，介质中的质点不断地重复着振源的振动形式。(5
7、)周期、频率同源性：介质中各质点的振动周期均等于振源的振动周期且在传播中保持不变。(6)起振同向性：介质中各质点开始振动，方向与振源开始振动的方向相同。(7)波长、波速和频率的关系：vf，f由波源决定，v由介质决定。2017广东肇庆二模(多选)如图所示为一列简谐横波在t0时刻的波形，已知波速为0.2 m/s，以下说法正确的是()A波源的振动周期为0.6 sB经过0.1 s，质点a通过的路程为10 cmC在t0时刻，质点a的加速度比质点b的加速度小D若质点a比质点b先回到平衡位置，则波沿x轴负方向传播E若该波沿x轴正方向传播，在t0时刻质点c的运动方向垂直x轴向上答案CDE解析由题图可知，该波波
8、长为8 cm，又已知波速v0.2 m/s，故波源的周期T0.4 s，A错误；经过0.1 s，即T，质点a若向上运动，则通过的路程将大于10 cm，若向下运动，则通过的路程将小于10 cm，B错误；在t0时刻，质点a距平衡位置的距离比质点b的小，故质点a受到的回复力较小，加速度小于质点b的加速度，C正确；若质点a比质点b先回到平衡位置，说明质点a向上振动，利用微平移法可知，波沿x轴负方向传播，D正确；若该波沿x轴正方向传播，利用微平移法可知，在t0时刻质点c的运动方向垂直x轴向上，E正确。考点2 对波的图象和振动图象的理解 对比分析1波的图象和振动图象的比较2波的传播方向与质点的振动方向的判断方
9、法例2全国卷(多选)如下图(a)为一列简谐横波在t2 s时的波形图，图(b)为媒质中平衡位置在x1.5 m处的质点的振动图象，P是平衡位置为x2 m的质点。下列说法正确的是()A波速为0.5 m/sB波的传播方向向右C02 s时间内，P运动的路程为8 cmD02 s时间内，P向y轴正方向运动E当t7 s时，P恰好回到平衡位置(1)如何分析波的传播距离，质点的振动路程？提示：由波的图象读出波长，由介质中质点的振动图象读出周期T，再由v计算出波速，然后由xvt求出波在时间t内传播的距离。质点的振动路程由振幅及振动的时间共同决定。(2)如何确定波动图象上各质点的振动方向？提示：利用同侧法、上下坡法或
10、微平移法。尝试解答选ACE。由题图(a)读出波长2.0 m，由题图(b)读出周期T4 s，则v0.5 m/s，A正确；题图(a)是t2 s时的波形图，题图(b)是x1.5 m处质点的振动图象，该质点在t2 s时向下振动，所以波向左传播，B错误；在 02 s内质点P由波峰向波谷振动，通过的路程s2A8 cm，C正确，D错误；t7 s时，t5 s1T，P恰好回到平衡位置，E正确。总结升华“一分、一看、二找”巧解波的图象与振动图象综合类问题(1)分清振动图象与波的图象。只要看横坐标即可，横坐标为x则为波的图象，横坐标为t则为振动图象。(2)看清横、纵坐标的单位，包括单位前的数量级。(3)找准波的图象
11、对应的时刻在振动图象中对应的位置。(4)找准振动图象对应的质点在波的图象中对应的位置。(多选)如图甲所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t0时刻的波形图，P是离原点x12 m的一个质点，Q是离原点x24 m的一个质点，此时离原点x36 m 的质点刚刚要开始振动。图乙是该简谐波传播方向上某一质点的振动图象(计时起点相同)。由此可知()A这列波的波长4 mB这列波的周期T3 sC这列波的传播速度v2 m/sD这列波的波源起振方向向上E图乙可能是图甲中质点Q的振动图象答案ACE解析由题图甲可知波长4 m，由题图乙可知周期T2 s，这列波的传播速度v2 m/s，A、C正确，B错误；由离原点x36 m
12、的质点刚刚要开始振动可知，波源起振方向向下，D错误；已知波沿x轴正方向传播，结合波的图象，在t0时刻，质点Q的振动方向向上，故题图乙对应的可能是题图甲中质点Q的振动图象，E正确。考点3 波的多解问题 解题技巧一、造成波的多解问题的主要因素1周期性(1)时间周期性：时间间隔t与周期T的关系不明确。(2)空间周期性：波传播距离x与波长的关系不明确。2双向性(1)传播方向双向性：波的传播方向不确定。(2)振动方向双向性：质点振动方向不确定。如：只知道质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能。只知道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)两种可能。只告诉波速而未说明波的
13、传播方向，则波传播的方向有两种情形，即沿x轴正方向或沿x轴负方向传播。二、解决波的多解问题的思路一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系t或x，若此关系为时间，则tnTt(n0,1,2)；若此关系为距离，则xnx(n0,1,2)。对于双向性问题，则两个方向对应的情形都要分别考虑。例32018南昌模拟如图所示实线是一列简谐横波在t10时刻的波形，虚线是这列波在t20.5 s时刻的波形，这列波的周期T符合：3Tt2t14T，问：(1)若波速向右，波速多大？(2)若波速向左，波速多大？(3)若波速大小为74 m/s，波速方向如何？(1)如何判定周期？提示：向右传播时，tkTT(
14、k0,1,2)，T(k0,1,2)；向左传播时， tkTT(k0,1,2)，T(k0,1,2)。(2)如何计算波速？提示：v。尝试解答(1)54_m/s_(2)58_m/s_(3)向左。(1)波向右传播时，传播距离x满足xk(k0,1,2,3)由t知传播时间满足tt2t1kTT(k0,1,2,3)由于3Tt2t14T因此k3故t3TT由波形图知8 m波速v解得v54 m/s。(2)波向左传播时，传播距离x满足xk(k0,1,2,3)传播时间满足tt2t1kTT(k0,1,2,3)由3Tt2t14T可知，k3故t3TT波速v解得v58 m/s。(3)波速大小为74 m/s时，波在t时间内传播的距离为xvt740.5 m37 m(45) m所以波向左传播，波速方向向左。总结升华解决波的图象中的多解问题的一般思路(1)分析出造成多解的原因。波的图象的周期性，如由xkx，tkTt，求v出现多解。波传播方向的双向性：是否有两种可能？(2)由vT进行计算，若有限定条件，再进行讨论。(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x
