《浙江鸭2020版高考物理一轮复习第11章机械振动机械波光电磁波第2讲机械波学案20181225110》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江鸭2020版高考物理一轮复习第11章机械振动机械波光电磁波第2讲机械波学案20181225110（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲机械波知识排查机械波横波和纵波定义机械振动在介质中的传播形成机械波产生条件(1)波源；(2)介质形成原因介质中的质点受波源或邻近质点的驱动做受迫振动分类横波振动方向与传播方向垂直的波，如绳波纵波振动方向与传播方向平行的波，如声波波速、波长和频率的关系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。2.频率f：与波源的振动频率相等。3.波速v：波在介质中的传播速度。4.波速与波长和频率的关系：vf。波的图象1.坐标轴的意义：横坐标表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。2.图象的物理意义：某一时刻介质中各质点相对平衡位置的位移。波的干涉
2、和衍射现象多普勒效应1.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向前传播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。3.(1)内容：介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。(2)应用：如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波面的位置，从而确定波的传播方向。小题速练
3、1.思考判断(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)发生多普勒效应时，波源发出的频率不变()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)2.(多选)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t0时刻的波形如图1所示，
4、质点P的x坐标为3 m。已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s。下列说法正确的是()图1A.波速为4 m/sB.波的频率为1.25 HzC.x坐标为15 m的质点在t0.6 s时恰好位于波谷D.x坐标为22 m的质点在t0.2 s时恰好位于波峰解析任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s，可知振动周期T0.8 s，频率f1.25 Hz，选项B正确；从题图中可以看出波长4 m，根据vf得v5 m/s，选项A错误；由于波在传播过程中具有空间周期性，x坐标为15 m处的质点运动规律与x3 m处的质点相同，从t0时刻经过0.6 s，即经历周期，质点应位于平衡位置，选项
5、C错误；用同样的方法可判断出选项D正确。答案BD波的形成和传播波的图象1.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。2.波动图象的信息(如图2所示)图2(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
6、速度的方向，并能比较其大小。(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。3.波的传播方向与质点振动方向的互判方法方法内容图象“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“同侧”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“微平移”法将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向4.振动图象与波的图象的比较振动图象波的图象研究对象一个质点沿波传播方向上的所有质点图象正(余)弦曲线正(余)弦曲线物理意义某质点在各时刻的位移某时刻各质点的位移振动方向(看下一时刻的位移)(将波沿传播方向平移
7、)t波形随时间推移，图象延续，但已有形状不变随时间推移，图象沿波的传播方向平移横坐标表示时间表示各质点的平衡位置联系(1)纵坐标均表示质点的位移；(2)纵坐标的最大值都表示振幅；(3)波在传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，每一个质点都有自己的振动图象【典例1】(20174月浙江选考)(多选)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3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3A.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
8、干涉的另一列简谐横波的频率一定为2.5 Hz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 s，所以波速v5 m/s，所以A选项错误；1.4 s等于3.5个周期，质点的振动路程为s3.54A3.545 cm70 cm，所以B正确；经过t s0.5 s波传播至Q点，再经过1.1 s，即2T后Q第三次到达波谷，选项C正确；要发生干涉现象，两列波的频率一定相同，f2.5 Hz，选项D正确。答案BCD【典例2】(201811月浙江选考)(多选)如图4所示，两种不同材料的弹性细绳在O处连接，M、O和N是该绳上的三个点，OM间距离为7.0 m，ON间距离为5.0
9、m，O点上下振动，则形成以O点为波源向左和向右传播的简谐横波和，其中波的波速为1.0 m/s，t0时刻O点处在波谷位置，观察发现5 s后此波谷传到M点，此时O点正通过平衡位置向上运动，OM间还有一个波谷，则()图4A.波的波长为4 mB.N点的振动周期为4 sC.t3 s时，N点恰好处于波谷D.当M点处于波峰时，N点也一定处于波峰解析由题意“5 s后此波谷传到M点，此时O点正通过平衡位置向上运动”可知，OM间的距离为1.25，即5.6 m，选项A错误；O点的振动周期为T，则1.25T5 s，所以T4 s，故N点的周期也为4 s，选项B正确；由于波速为1 m/s，所以波长为vT4 m，t0时，N
10、点正处在平衡位置向下振动，所以3 s后N点处为波峰，选项C错误；由此可知波，波的振动周期相同，且t0时都处在平衡位置向下振动，所以振动步调一致，当M在波峰时，N点也在波峰，选项D正确。答案BD1.(多选)如图5所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x5 m 的M点时开始计时，已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4 s，下面说法中正确的是()图5A.这列波的波长是4 mB.这列波的传播速度是10 m/sC.质点Q(x9 m)经过0.5 s才第一次到达波峰D.M点以后的各质点开始振动时的方向都是向下解析从图中可以看出这列波的波长为4 m，A正确；“相继出现两个波峰的时间间隔为0.4 s”
11、，即周期T0.4 s，则v10 m/s，B正确；质点Q(x9 m)经过0.4 s开始振动，波传到Q时，其左侧质点在它下方，所以Q点在0.5 s时处于波谷，再经过0.2 s，即总共经过0.7 s才第一次到达波峰，C错误；从波的传播原理可以知道，M点以后的每个质点都是先向下振动的，D正确。答案ABD 2.(2018河北石家庄调研)(多选)如图6甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中x2 m 处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象。下列说法正确的是()图6A.这列波的传播方向是沿x轴正方向B.这列波的传播速度是20 m/sC.经过0.15 s，质点P沿x轴的正方向传播了3 mD.经过0.1
12、 s，质点Q的运动方向沿y轴正方向解析由甲、乙两图可知，该波向x轴正方向传播，选项A正确；由图甲知波长4 m，由图乙知周期T0.2 s，则波速v m/s20 m/s，选项B正确；质点不随波迁移，只在其平衡位置附近振动，选项C错误；经过0.1 sT，质点Q的运动方向沿y轴负方向，选项D错误。答案AB波动图象与振动图象综合问题采用“一分、一看、二找”的方法(1)分清振动图象与波动图象。此问题最简单，只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波动图象，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)找准波动图象对应的时刻。(4)找准振动图象对应的质点。波的多解问题1.造成
13、波动问题多解的主要因素(1)周期性时间周期性：时间间隔t与周期T的关系不明确。空间周期性：波传播的距离x与波长的关系不明确。(2)双向性传播方向双向性：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。2.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，)。1.(多选)一列横波在t0时刻的波形如图7中实线所示，在t1 s时的波形如图中虚线所示。由此可以判定此波的()图7A.波长一定是4 cmB.周期一定是4 sC.振幅一定是2 cmD.传播速度一定是1 cm/
14、s解析解波的图象的题目，一般可分为两类：一类是读图，可以直接从图上读出振幅和波长，此题便可读出波长是4 cm，振幅是2 cm，故选项A、C正确；另一类是根据图象给定的条件，去计算波速、周期，判定波传播的方向，判定某一质点的运动情况及判定某一时刻的波形图。由题可知nTT1 s(n0，1，2，3，)是不确定解，因此选项B错误；同理传播速度v也不确定，选项D错误。答案AC2.(多选)如图8所示，一列简谐波沿一直线向左传播，当直线上某质点a向上运动到达最大位移时，a点右方相距0.15 m的b点刚好向下运动到最大位移处，则这列波的波长可能是()图8A.0.6 m B.0.3 mC.0.2 m D.0.1 m解析由题意可知，a、b两点的振动方向始终相反，a、b间的距离为半波长的奇数倍，即：xab(2n1)(n0，1，2，)，解得： m(n0，1，2，)，当n0时，0.3 m，选项B正确；当n1时，0.1 m，选项D正确；波长不可能等于0.6 m和0.2 m，选项A、C错误。答案BD波的干涉和衍射现象多普勒效应惠更斯原理一、波的干涉理解1.干涉图样及其特点(1)干涉图样：如图9所示图9
