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1、第2讲机械波主干梳理 对点激活知识点机械波横波和纵波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机械波的图象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(1)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。(2)可确定该时刻各质点加速度的方向，并能比较该时刻不同质点速度或加速度的大小。(3)可结合波的传播方向确定各质点的振动
2、方向，或结合某个质点的振动方向确定波的传播方向。知识点波速、波长、频率(周期)及其关系1波长：在波动中，偏离平衡位置位移(或振动相位)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。知识点波的干涉和衍射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
3、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知识点多普勒效应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。如果二者相互靠近，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。一 思维辨析1在水平方向传播的波为横波。()2在机械波中各质点不随波的传播而迁移。()3通过波的图象可以找出任一质点在任
4、意时刻的位移。()4机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同。()5机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍。()6波速表示介质中质点振动的快慢。()7两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象。()8一切波都能发生衍射现象。()9多普勒效应说明波源的频率发生变化。()10机械波在介质中传播的速度由介质本身决定。()答案1.2.3.4.5.6.7.89.10.二 对点激活1. (人教版选修34P28T1)(多选)简谐横波某时刻的波形如图所示。P为介质中的一个质点，波沿x轴的正方向传播。以下说法正确的是()A质点P此时刻的速度沿x轴的正方向B质点P此时刻的加速度沿y轴的正方向C再过半个周
5、期时，质点P的位移为负值D经过一个周期，质点P通过的路程为4a答案CD解析波沿x轴正方向传播，由同侧法知，P此刻的速度沿y轴正方向，故A错误；P此刻的加速度沿y轴负方向，故B错误；再经过半个周期，质点P的位移为负值，故C正确；经过一个周期，质点P通过的路程为4a，故D正确。2(人教版选修34P28T2改编)一列横波在t0时刻的波形如图甲所示，图乙表示介质中某质点的振动图象，若波沿x轴的正方向传播，则图乙为哪点的振动图象()AK点 BL点 CM点 DN点答案B解析由题图乙知t0时刻该点位移为零，所以排除K、M两点，tT时该点位移为正的最大值，所以t0时刻，该点振动方向向上，波沿x轴正方向传播，由
6、同侧法知L点振动方向向上，故B正确。3. 一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为4 m/s。某时刻波形如图所示，下列说法正确的是()A这列波的振幅为4 cmB这列波的周期为1 sC此时x4 m处质点沿y轴负方向运动D此时x4 m处质点的加速度为0答案D解析由波形图可知，振幅A2 cm，8 m，T s2 s，A、B均错误；x4 m处的质点此时正处于平衡位置处，加速度为零，由“上下坡法”可知，此时质点沿y轴正方向运动，所以C错误，D正确。4(人教版选修34P35T1)(多选)以下关于波的衍射的说法，正确的是()A波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象B当障碍物的尺寸比波长大得多时，会发生明显的衍
7、射现象C当孔的大小比波长小时，会发生明显的衍射现象D通常讲话产生的声波，经过尺寸为1 m左右的障碍物时会发生明显的衍射现象答案CD解析波发生明显衍射的条件是：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小，A、B错误，C正确；通常讲话产生的声波的波长可以与1 m左右的障碍物尺寸相比拟，故D正确。5根据多普勒效应，下列说法中正确的是()A多普勒效应只适用于声波B当波源和观察者同向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低C当波源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高D当波源和观察者反向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高答案C解析多普勒效应适用于
8、各种波，A错误；由于波源和观察者同向运动的快慢不确定，接收频率可能高、不变、低，B错误；两者相向运动时，接收频率变高，C正确；两者反向运动时，接收频率变低，D错误。考点细研 悟法培优考点1机械波的形成与传播1波速与振速的区别(1)波速：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，与波源的振动频率无关，波在同一均匀介质中的传播是匀速的。(2)振速：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。振速与质点偏离平衡位置的位移有关。2机械振动与机械波的区
9、别和联系3波的传播过程中的特点(1)振源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以有vf。(2)质点振动nT(波传播n)时，波形不变。(3)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为n(n1,2,3)时，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n1)(n0,1,2,3)时，它们的振动步调总相反。(4)波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向，各质点的起振方向与波源的起振方向相同。4波的传播方向与质点振动方向的互判方法例1(2018湘东五校联考)(多选)如图甲所示，沿波的传播方向上有间距均为1 m的六个质点a、b、c、d、e、f，均静止在各自的平衡位置，
10、t0时刻振源a从平衡位置竖直向上做简谐运动，其振动图象如图乙所示，形成的简谐横波以1 m/s的速度水平向右传播，则下列说法正确的是()A这列波的周期为4 sB03 s内质点b运动路程为4 cmC45 s内质点c的加速度在减小D6 s时质点e的速度大小为1 m/s，水平向右E此六质点都振动起来后，质点a的运动方向始终与质点c的运动方向相反解题探究(1)某时刻质点的速度能否水平向右？提示：不能，质点不随波迁移。(2)该波波长为多少？提示：由图乙知T4 s，则vT4 m。尝试解答选ABE。由题图乙易知波的周期为4 s，A正确；质点b从1 s后开始振动，03 s内质点b振动了2 s，运动路程为2A4
11、cm，B正确；波速为1 m/s，周期为4 s，则波长为4 m，质点a和质点c相隔半个波长，故两质点的运动情况恰好相反，易知45 s内质点c正从平衡位置向下振动，加速度在逐渐增大，C错误，E正确；质点只在平衡位置附近上下振动，并不随波迁移，故质点e的速度不可能沿水平方向，D错误。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)周期、频率同源性：介质中各质点的
12、振动周期、频率均等于振源的振动周期、频率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的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。 变式1 (2018成都二诊)(多选)如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t0时刻波的图象，波源S位于原点O处，波速v4 m/s，振幅A2 cm。t0时刻，平衡位置在x8 m处的质点P刚好开始振动，质点M的平衡位置在x12 m处。则下列说法正确的是()A波源S的起振方向沿y轴正方向B波源S的振动周期为0.5 sCt1 s时刻，质点P运动到M点D质点P的振动方程为y2sin(t) cmE在t0到t3
13、.5 s这段时间内，质点M通过的路程为10 cm答案ADE解析根据“上下坡法”判断，P点的起振方向沿y轴正方向，则波源S的起振方向沿y轴正方向，A正确；由图知该简谐波的波长为8 m，根据公式v可得，波源S的振动周期为T2 s，B错误；筒谐振动的质点在平衡位置附近上下振动，不会随波迁移，C错误；根据图象可知，质点P的振动方程为y2sin(t) cm，D正确；质点在一个周期内通过的路程为4A8 cm，在t0到t3.5 s这段时间内，质点M从t1 s开始振动通过的路程为5A10 cm，E正确。考点2波动图象和振动图象的综合应用波动图象和振动图象的比较例2(2018潍坊统考)(多选)图甲为某一列沿x轴
14、传播的简谐横波在t0时的波形图，图乙为质点M的振动图象，下列说法正确的是()A这列波的传播速度大小为4 m/sB这列波沿x轴正方向传播Ct0.5 s时，质点M的振动速度大于质点Q的振动速度 Dt0.5 s时，质点P的位移为0.2 cm解题探究(1)如何判断波的传播方向？提示：由题图乙知t0时M点振动方向沿y轴负方向，再结合题图甲利用同侧法知波沿x轴负方向传播。(2)t0.5 s时，各质点均振动了半个周期，M点仍处于平衡位置，Q点呢？提示：振动到x轴下方且振动方向向上。尝试解答选AC。由波形图可知该波的波长为4 m，由振动图象可知振动周期为T1 s，则该简谐波的传播速度大小为v m/s4 m/s，A正确；由题图乙可知t0时刻质点M的振动方向向下，则由波的传播方向和质点振动方向的关系可知，该波沿x轴的负方向传播，B错误；t0.5 s时质点M回到平衡位置，质点Q位于平衡位置下侧，此时质点M的振动速度大于质点Q的振动速度，C正确；t0.5 s时，质点P经半个周期，由波峰运动到波谷位置，所以t0.5 s时，质点P的位移为0.2 cm，故D错误。总结升华求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法
