《2019版高考物理大一轮复习第十章机械振动机械波第2讲机械波学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考物理大一轮复习第十章机械振动机械波第2讲机械波学案（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第第 2 2 讲讲 机械波机械波考试标准知识内容必考要求加试要求说明波的形成和传播b波的图象b波长、频率和波速c波的衍射和干涉b多普勒效应b惠更斯原理b1.不要求研究纵波的形成过程.2.不要求掌握振动图象与波的图象之间的相互转换.3.不要求定量计算有关波的干涉问题.4.不要求推导接收频率与波源频率的关系式.5.不要求用惠更斯原理证明波的反射定律和波的折射定律.一、波的形成和传播1.产生条件(1)有波源.(2)有介质，如空气、水、绳子等.2.传播特点(1)传播振动形式、能量和信息.(2)质点不随波迁移.(3)介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源相同.2(4)一个周期内，质点完成一次全
2、振动，通过的路程为 4A，位移为 0.自测 1 (多选)下列有关机械振动和机械波的说法中正确的是( )A.某物体做机械振动，它周围的介质中就一定产生机械波B.波源停止振动后，已形成的机械波仍能在介质中继续传播C.机械波传播的只是机械振动的形式和能量，参与波动的质点并不随波迁移D.振动是变速的，波动是匀速的答案 ABC二、波的图象1.波的图象波的图象反映了在某时刻介质中的各质点离开平衡位置的位移情况，图象的横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移，如图 1 所示.图 12.图象的应用(1)直接读取振幅A和波长，以及该时刻各质点的位移.(2)确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小
3、.(3)结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向.三、波长、频率和波速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.2.频率f：在波动中，介质中各质点的振动频率都是相同的，都等于波源的振动频率.3.波速v、波长和频率f、周期T的关系(1)公式：vf. T(2)机械波的速度大小由介质决定，与机械波的频率无关.自测 2 (多选)关于公式vf的理解，正确的是( )A.vf适用于一切波B.由vf知，f增大，则波速v也增大C.v、f三个量中，对同一列波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有fD.由vf知，波长是 4 m 的声音为波长是 2 m 的声音传播速
4、度的 2 倍答案 AC四、波的干涉和衍射 多普勒效应31.波的干涉和衍射波的干涉波的衍射条件两列波的频率必须相同明显条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多现象形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的干涉图样波能够绕过障碍物或孔继续传播2.多普勒效应(1)条件：声源和观察者之间有相对运动.(2)现象：观察者感到频率发生变化.(3)实质：声源频率不变，观察者接收到的频率变化.自测 3 (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
5、寸为 1 m 左右的障碍物时会发生明显的衍射现象答案 CD命题点一命题点一 机械波的传播和图象机械波的传播和图象1.波的图象特点(1)质点振动nT(波传播n)时，波形不变.(2)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 2相反.(3)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.2.判断波的传播方向与质点的振动方向的三种常见方法(1)上下坡法：沿波的传播方向，上坡时质点向下振动，下坡时质点向上振动，如图 2 甲所示.4图 2(2)同
6、侧法：波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧，如图乙所示.(3)微平移法：将波形图沿传播方向平移 x(x)，再由x轴上某一位置的两波形曲线 4上的点来判定，如图 3 所示.图 3例 1 (多选)(2017浙江 4 月选考15)一列向右传播的简谐横波，当波传到x2.0 m 处的P点时开始计时，该时刻波形如图 4 所示.t0.9 s 时观测到质点P第三次到达波峰位置.下列说法正确的是( )图 4A.波速为 0.5 m/sB.经 1.4 s 质点P运动的路程为 70 cmC.t1.6 s 时，x4.5 m 处的质点Q第三次到达波谷D.与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为 2.5 H
7、z答案 BCD解析 根据同侧法可知，起振方向为竖直向上 .P点第三次到达波峰即(2 )T0.9 s，T0.4 1 4s，所以波速v5 m/s，所以 A 选项错误.1.4 s3.5T，每个周期路程为 20 cm，所以 TB 正确.经过t s0.5 s，波传到Q点，再经过 2.75T即 1.1 s 后Q第三次到达波4.52 5谷，选项 C 正确.要发生干涉现象，另外一列波的频率一定与该波相同，即 2.5 Hz，选项 D正确.变式 1 (多选)(2017浙江名校协作体模拟)如图 5 所示是某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向.质点 1 在外力作用下沿竖直方
8、向做简谐运动，带动 2、3、4各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端.t0 时质点 1 开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点 5 开始运动.下列判断正确的是( )5图 5A.质点 5 开始振动时的运动方向向上B.t 时质点 6 的加速度方向向上T 2C.t时质点 10 的运动方向向下3T 4D.tT时质点 17 开始运动答案 AD解析 经过T时，质点 1 从平衡位置运动到波峰，此时质点 5 刚开始振动，由于后一个质1 4点重复前一个质点的振动，质点 1 开始时竖直向上振动，故质点 5 开始振动时也是竖直向上振动，故 A 正确；经过t 质点 1 回到平衡位置，质点 9 开始向上振动，
9、质点 6 在平衡位T 2置上方，所以加速度的方向向下，故 B 错误；t时质点 1 振动到负的最大位移处，质点3T 413 开始振动，513 之间的质点在平衡位置上方，913 之间的质点处于“下坡路”上，振动方向都向上，故 C 错误；tT时质点 17 开始运动，故 D 正确.变式 2 (多选)(2017温州市十校高三期末)在O点有一波源，t0 时刻开始向上振动，形成向右传播的一列横波，t14 s 时，距离O点为 3 m 的A点第一次达到波峰；t27 s时，距离O点为 4 m 的B点第一次达到波谷，则以下说法正确的是( )A.该横波的波长为 4 mB.该横波的周期为 2 sC.该横波的波速为 1
10、m/sD.距离O点 6 m 的质点第一次开始向上振动的时刻为 6 s 末答案 ACD解析 设波从O点传到A点的时间为t，由于波是匀速传播的，则波从O点传到B点的时间为t，A、B两点起振的方向均向上，由题意知t1tT4 s4 31 4t2tT7 s4 33 4联立解得，T4 s，t3 s波速为v m/s1 m/sxOA t3 3波长vT4 m.故 B 错误，A、C 正确.距离O点 6 m 的质点第一次开始向上振动的时刻为6 s 末，D 正确.6变式 3 (多选)(2017绍兴市选考模拟)一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在t0 时刻的波形如图 6 所示.已知波的传播速度为 1 m/s，下列说法正确
11、的是( )图 6A.此时P质点正向y轴正方向运动B.经过 0.1 s，P、Q两质点的位移可能相同C.经过 0.2 s，Q质点运动的路程为 30 cmD.经过 0.4 s，P质点向x轴正方向移动了 40 cm答案 AC解析 波沿x轴正方向传播，由题图波形图可知，质点P沿y轴正方向运动，质点Q沿y轴负方向运动，经过 0.1 s 它们的位移方向不同，位移不同，故 A 正确，B 错误；质点的振幅为 15 cm，波长40 cm0.4 m，则波的周期：T s0.4 s，经过t0.2 s v0.4 1T，质点的路程为：152 cm30 cm，故 C 正确；在波的传播过程中，质点只在平衡位置1 2附近振动并不
12、随波的传播方向迁移，因此，经过 0.4 s，P质点向x轴正方向移动的距离为0，故 D 错误.命题点二命题点二 振动图象和波的图象振动图象和波的图象1.两种图象的比较图象类型振动图象波的图象研究对象一振动质点沿波传播方向上所有质点研究内容一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图象物理意义表示某质点各个时刻的位移表示某时刻各质点的位移图象信息(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)各时刻质点位移(4)各时刻速度、加速度方向(1)波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻的加速度方向(4)传播方向、振动方向的互判72.“一分、一看、二找”巧解波的图象与振动图象综
13、合类问题(1)分清振动图象与波的图象.只要看清横坐标即可，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.尤其要注意单位前的数量级.(3)找准波的图象对应的时刻.(4)找准振动图象对应的质点.例 2 (多选)如图 7 甲为一列简谐横波在t0.10 s 时刻的波形图，P是平衡位置为x1 m 处的质点，Q是平衡位置为x4 m 处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则( )图 7A.t0.15 s 时，质点Q的加速度达到正向最大B.t0.15 s 时，质点P的运动方向沿y轴负方向C.从t0.10 s 到t0.25 s，该波沿x轴正方向传播了 6 mD.从t0.10 s 到t0
14、.25 s，质点P通过的路程为 30 cm答案 AB解析 由题图乙看出，t0.15 s 时，质点Q位于负方向的最大位移处，而简谐运动的加速度大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反，所以加速度为正向最大值，A 项正确；由题图乙看出，简谐运动的周期T0.20 s，t0.10 s 时，质点Q的速度方向沿y轴负方向，由题图甲可以看出，波的传播方向应该沿x轴负方向，C 项错误；因题图甲是t0.10 s 时的波形，所以t0.15 s 时，经历了 0.05 s 的时间，题图甲的波形向x轴负方向平移了T 42 m 的距离，如图所示，因波向x轴负方向传播，则此时P点的运动方向沿y轴负方向， 4B 项正确；由题
15、图甲可以看出，由于t0.10 s 时质点P不处于平衡位置或最大位移处，故从t0.10 s 到t0.25 s，质点P通过的路程不为 30 cm，D 项错误.变式 4 (多选)一列横波某时刻的波形如图 8 甲所示，图乙表示介质中某质点此后一段时间内的振动图象，下列说法正确的是( )8图 8A.若波沿x轴正方向传播，图乙为L点的振动图象B.若波沿x轴正方向传播，图乙为M点的振动图象C.若波沿x轴负方向传播，图乙为L点的振动图象D.若波沿x轴负方向传播，图乙为N点的振动图象答案 AD变式 5 (多选)如图 9 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 的一个介质
16、质点，Q是离原点x24 m 的一个介质质点，此时离原点x36 m 的介质质点刚要开始振动.图乙是该简谐波传播方向上的某一质点的振动图象(计时起点相同).由此可知( )图 9A.这列波的周期T3 sB.这列波的传播速度v2 m/sC.这列波的波源起振方向为向上D.图乙可能是图甲中质点Q的振动图象答案 BD变式 6 (多选)(2017温州市九校高三上学期期末)一列简谐横波，在t0.6 s 时刻波的图象如图 10 甲所示，波上A质点的振动图象如图乙所示，则以下说法正确的是( )图 10A.这列波沿x轴正方向传播B.从t0.6 s 开始，质点P比质点Q晚 0.4 s 回到平衡位置C.从t0.6 s 开始，紧接着的 t0.6 s 时间内，A质点通过的路程是 10 m9D.若传播过程中遇到一个尺寸为 10
