（浙江选考）2020版高考物理大一轮复习 第十一章 机械振动 机械波 第2讲 机械波课件

1、第十一章机械振动机械波 第2讲机械波 NEIRONGSUOYIN 内容索引 过好双基关过好双基关 研透命题点研透命题点 课时作业课时作业 回扣基础知识 训练基础题目 细研考纲和真题 分析突破命题点 限时训练 练规范 练速度 过好双基关 1.产生条件 (1)有 . (2)有 ，如空气、水、绳子等. 2.传播特点 (1)传播 、能量和信息. (2)质点不 . (3)介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与 相同. (4)一个周期内，质点完成一次全振动(振幅为A)，通过的路程为 ，位移为0. 对对答案 一、波的形成和传播一、波的形成和传播 波源 介质 振动形式 随波迁移 波源 4A 自测1(多选)

2、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 1.波的图象 波的图象反映了在 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 的位移. 2.图象的应用(如图1所示) 对对答案 二、波的图象二、波的图象 (1)直接读取振幅A和 ，以及该时刻各质点的位移. (2)确定某时刻各质点加速度的 ，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

3、方向或由各 质点的振动方向确定波的 . 图1 某时刻 各质点 波长 方向 传播方向 1.波长：在波动中，振动相位总是 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 的振 动频率. 3.波速v、波长和频率f、周期T的关系 (1)公式：v f. (2)机械波的速度大小由 决定，与机械波的频率无关. 对对答案 三、波长、频率和波速三、波长、频率和波速 相同 波源 介质 答案 自测2一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4 m/s.某时刻其波形如 图2所示，下列说法正确的是 A.这列波的振幅为4 cm B.这列波的周期为1 s C.此时x4 m处质点沿y

4、轴负方向运动 D.此时x4 m处质点的加速度为0图2 1.波的干涉和衍射 对对答案 四、波的干涉和衍射多普勒效应四、波的干涉和衍射多普勒效应 波的干涉波的衍射 条件两列波的频率必须_ 明显条件：障碍物或孔的 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_ 波能够绕过 或孔继续传播 相同 尺寸 干涉图样 障碍物 2.多普勒效应 (1)条件：波源和观察者之间有 (距离发生变化). (2)现象：观察者感到 发生变化. (3)实质：波源频率 ，观察者接收到的频率 . 对对答案 相对运动 频率 不变变化 自测3(多选)图3中S1、S2是两个相干波源，由它们发出的波相互叠加，实线 表示

5、波峰，虚线表示波谷.则下列对a、b、c三点振动情况的判断中，正确的是 A.b处的振动永远互相减弱 B.a处永远是波峰与波峰相遇 C.b处在该时刻是波谷与波谷相遇 D.c处的振动永远互相减弱 返回答案 图3 研透命题点 命题点一机械波的传播和图象命题点一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

6、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4甲所示. 图4 (2)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，如图 乙所示. (3)微平移法：将波形图沿传播方向平移 再由x轴上某一位置的两波 形曲线上的点来判定，如图5所示. 图5 答案解析 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6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6 A.波速为0.5 m/s B.经1.4

7、 s质点P运动的路程为70 cm C.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 Hz 1.4 s3.5T，每个周期路程为20 cm，B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，D正确. 变式1(多选)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 m B.该横波的周期为2 s C.该横波的波速为1 m/s D.距离O点6 m的质点第一次开

8、始向上振动的时刻为6 s末 答案解析 联立解得T4 s，t3 s 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. A.该简谐波的波速为5 m/s B.图示时刻质点Q正在沿y轴正方向运动 C.从图示时刻开始，质点Q经过0.7 s第一次到达波峰位置 D.在某时刻，质点P和Q的速度、加速度可能都相同 答案解析 图7 变式2(多选)(2018金华十校联考)如图7 所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波 在某时刻的波形图，x1.0 m处的M质点 从该时刻开始经0.6 s第一次到达波谷位置. 已知质点P的平衡位置坐标为x2.0 m， 质点Q的平衡位置

9、坐标为x3.5 m，则 由题图可知，图示时刻质点Q正在沿y轴负方向运动，选项B错误； 质点P和Q之间的距离不是整波长，则在任何时刻，质点P和Q的速度、加速度 不可能都相同，选项D错误. 变式3(多选)(2018浙江11月选考16)如图8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 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 A.波的波长为4 m B.N点振动周

10、期为4 s C.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 图8 答案 1.两种图象的比较 命题点二振动图象和波的图象命题点二振动图象和波的图象 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 2.“一

11、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)一列简谐横波在t0时刻的图象如图9甲所示，平衡位置位于x 15 m处的A质点的振动图象如图乙所示，下列说法中正确的是 A.这列波沿x轴负方向传播 B.这列波的波速是 C.从t0开始，质点P比质点Q晚0.4 s回到平衡位置 D.从t0到t0.6 s时间内，质点A经过的路程为4 m 答案解析 图9 解析由题图乙知，t0

12、时刻质点A的速度方向为沿y轴正方向，在题图甲中， 由波形平移法可知该波的传播方向为沿x轴负方向，故A正确； 变式4(多选)一列横波某时刻的波形如图10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 A.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 图10 答案 变式5(多选)(2018台州市外国语学校期末)如图11所示，是某质点的振动图 象及由此质点振动而激起的波在某时刻的波形图，下述说法中正确的是 答案解析 A.乙是振动图象，

13、甲是波动图象 B.由图象可知，振幅是2 cm，周期是0.4 s，波长是0.4 m C.P质点在此时刻的速度方向为正，而波源质点在0.2 s时速度方向为正 D.这列波的速度是1 m/s 图11 解析题图乙表示质点的位移与时间的关系，是振动图象，题图甲表示位移与 坐标x的关系，是波动图象，故A正确. 由题图甲读出振幅A2 cm，波长0.4 m，由题图乙读出周期T0.4 s，故B 正确. 由振动图象可知波源质点在0.2 s时速度方向为负，因波的传播方向未知，无法 判断P点的振动方向，故C错误. 变式6(多选)如图12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

14、平衡位置为x4 m处的质点，图乙为质点Q的振动 图象，则 答案解析 A.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 m D.从t0.10 s到t0.25 s，质点P通过的路程为30 cm 图12 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

15、方向应该沿x轴负方向，C项错误； 由题图甲可以看出，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. 1.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. 命题点三波传播的多解问题命题点三波传播的多解问题 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,

16、1,2)；若此关系为距离，则xnx(n 0,1,2). A.质点Q开始振动的方向沿y轴正方向 B.该波从P传到Q的时间可能为7 s C.该波的传播速度可能为2 m/s D.该波的波长可能为6 m 例3(多选)简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距10 m 的两质点，波先传到P，当波传到Q开始计时，P、Q两质点的振动图象如图13 所示.则 答案解析 图13 解析由题图可知，质点Q的起振方向沿y轴正方向，选项A正确； 简谐横波的传播方向从P到Q，由题图可知，周期T6 s，从P传到Q的时间t (4nT) s(n0,1,2)，即t4 s,10 s,16 s，所以选项B错误； 同理，该波

17、的波长vT，波长可能为15 m,6 m,3.75 m，所以选项D正确. 变式7(多选)一简谐横波沿x轴传播，如图14所示，轴上a、b两质点相距12 m， t0时a质点位于波峰，b质点位于波谷；t0.5 s时，a质点位于波谷，b质点位 于波峰.下列判断正确的是 A.波一定沿x轴正方向传播 B.波长可能是8 m C.周期可能是0.2 s D.波速一定是24 m/s 答案解析 图14 解析由题意可知波的传播方向是不确定的，故A错误； 变式8(多选)一列横波沿直线传播，在波的传播方向上有A、B两点.在t时 刻A、B两点间形成如图15甲所示波形，在(t3 s)时刻A、B两点间形成如图 乙所示波形，已知A

18、、B两点间距离a9 m，则以下说法中正确的是 答案解析 图15 A.若周期大于4 s，波可能向右传播 B.若周期为4 s，波一定向右传播 C.若波速为8.5 m/s，波一定向左传播 D.该波波速可能的最小值为0.5 m/s 由于n是整数，当n0，T14 s时，波向右传播，而波向右传播的周期T14 s， 故A错误，B正确. 1.加强点和减弱点的判断： 叠加区域某质点的振动是加强的还是减弱的，取决于该点到两相干波源的距离 之差x.某点到两波源的距离之差等于波长的整数倍，即xn(n0,1,2)， 则振动加强；距离之差等于半波长的奇数倍，即x(2n1) (n0,1,2)，则 振动减弱. 2.波的干涉的

19、两点提醒： (1)干涉时，振动加强区域或振动减弱区域的空间位置是不变的，不随时间变化. (2)干涉时，加强的点只是振幅大了，并非任一时刻的位移都大；减弱的点只是 振幅小了，也并非任一时刻的位移都最小. 命题点四波的干涉、衍射和多普勒效应命题点四波的干涉、衍射和多普勒效应 3.波的衍射的三点注意： (1)并非只有缝、孔或障碍物很小时才会发生明显的衍射现象，明显衍射的条 件是缝、孔或障碍物的尺寸与波长相比小或相差不多，而不是要求缝、孔或 障碍物一定要小. (2)任何波都能发生衍射现象，衍射不需要条件. (3)发生明显的衍射现象需要一定的条件. A.a处质点的位移始终为2A，c处质点的位移始终为2A

20、 B.b处质点的振幅为2A C.如果两列波振幅不同，则相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列 波将加强 D.这两列波形成的图样叫干涉图样 答案 图16 例4(多选)(2018温州市新力量联盟期末)如图16所 示，S1、S2是振动情况完全相同的两个机械波波源， 振幅均为A.a、b、c三点均位于S1、S2连线的中垂线 上，且abbc.某时刻a是两列波的波峰相遇点，c点 是两列波的波谷相遇点.则 A.图甲、乙均显示了波的干涉现象 B.图甲、乙均显示了波的衍射现象 C.图甲显示了波的干涉现象，图乙显示了波的衍射现象 D.图甲显示了波的衍射现象，图乙显示了波的干涉现象 答案 图17 变式9利用发波水

21、槽得到的水面波形如图17甲、乙所示，则 变式10(多选)图18中S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板， 其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水面没有振动，为 使A处水面也能发生振动，可采用的方法是 A.使波源的频率增大 B.使波源的频率减小 C.移动N使狭缝的间距增大 D.移动N使狭缝的间距减小 答案解析 图18 解析使狭缝满足明显衍射的条件即可，将狭缝间距变小，或将波长变大， 即减小波源的频率，B、D正确. A.观众接收到摩托车在A点发出声音的频率最大 B.观众接收到摩托车在B点发出声音的频率最大 C.观众接收到摩托车在C点发出声音的频率最大 D.观众接收到摩托车

22、在C点和D点发出声音的频率相同 返回答案解析 变式11如图19所示为一大型娱乐场所内进行“特技表演”时的俯视效果的草 图.表演者骑着摩托车在球体的内壁以恒定的速率做“飞檐走壁”的表演，在 离表演者很远的观众席后排P点的观众听到摩托声的感觉应是 解析据多普勒效应可知，当声源与观察者靠近时，观察者接收的频率较高； 当声源与观察者远离时，观察者接收的频率较低；当声源与观察者距离不变时， 观察者接收的频率不变，选项C正确. 图19 课时作业 1.(多选)关于机械振动与机械波说法正确的是 A.机械波的频率等于振源的振动频率 B.机械波的传播速度与振源的振动速度相等 C.质点振动的方向总是垂直于波传播的方

23、向 D.在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离 双基巩固练双基巩固练 答案解析 1234567891011121314 解析机械波的频率等于振源的振动频率，A正确； 波的传播速度与振源振动速度没有直接关系，B错误； 只有横波中质点振动的方向才总是垂直于波传播的方向，在纵波中质点振动方 向与波的传播方向在同一条直线上，C错误； 机械波在传播过程中，根据公式vT，在一个周期内，沿着波的传播方向， 振动在介质中传播一个波长的距离，D正确. 1234567891011121314 2.(多选)下列选项利用了多普勒效应的是 A.利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天

24、体相对于地球 的运动速度 B.交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反 射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行 交通管理 C.铁路工人把耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况 D.有经验的战士利用炮弹飞行的尖啸声判断飞行炮弹是接近还是远去 解析 1234567891011121314 答案 解析铁路工人把耳朵贴在铁轨上听火车运动情况属于利用固体传声较快的 特点，不是利用多普勒效应，选项C错误. 3.(多选)以下说法中正确的是 A.波的衍射现象必须具备一定的条件，否则不可能发生衍射现象 B.要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长

25、C.波长越长的波，越容易发生明显的衍射 D.只有波才有衍射现象 1234567891011121314 答案 解析 解析衍射是波特有的现象，即任何波都会发生衍射现象，只不过存在明显 与不明显的差别而已，只有当障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或者比波长小 时，才会观察到明显的衍射现象，选项C、D正确. 4.下列物理现象： 在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；“闻其声而不见其人”； 学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；当正在鸣笛的火车 向着我们驶来时，我们听到汽笛声的音调变高. 分别属于波的 A.反射、衍射、干涉、多普勒效应 B.折射、衍射、多普勒效应、干涉 C.反射、折射、干涉、多普勒

26、效应 D.衍射、折射、干涉、多普勒效应 解析 1234567891011121314 答案 解析在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，属于声波的反射；“闻其 声而不见其人”属于声波的衍射；学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱 的声音属于声波的干涉；当正在鸣笛的火车向着我们驶来时，我们听到汽笛声 的音调变高属于多普勒效应. 1234567891011121314 5.(多选)如图1所示为两列相干波某时刻的波峰和波谷位置，实线表示波峰，虚 线表示波谷，相邻实线与虚线间的距离为0.2 m，波速为1 m/s，在图示范围内 可以认为这两列波的振幅均为1 cm，C点是B、D两点连线的中点，则 A.图示

27、时刻A、B两点的高度差为2 cm B.图示时刻C点正处在平衡位置且向上运动 C.F点到两波源的路程差为零 D.经0.1 s，A点的位移为零 解析 1234567891011121314 答案 图1 解析A、B两点为振动加强点，两点振幅均为2 cm，两点高度差为4 cm，故A 错误； C点为B、D两点连线的中点，所以C点处在平衡位置，又因D点离波源较近， 下一个波峰经过C点，所以C点正向上运动，故B正确； F点为振动减弱点，它到两波源的路程之差应为半波长的奇数倍，故C错误； 1234567891011121314 6.(多选)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩

28、传播，但他并不向海滩靠近.该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的 时间间隔为15 s.下列说法正确的是 A.水面波是一种机械波 B.该水面波的频率为6 Hz C.该水面波的波长为3 m D.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去 解析 1234567891011121314 答案 解析水面波是机械振动在水面上的传播，是一种典型的机械波，A对； 1234567891011121314 波传播时振动的质点不随波迁移，但是能量随着波的向前传播而传递出去， D错. 7.(多选)(2019届牌头中学模拟)周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时 刻的波动图象如图2所示

29、，此时质点P正沿y轴正方向运动.则该波 A.波长为2 m B.波速v2 m/s C.沿x轴负方向传播 D.质点P在1 s时间里沿波的传播方向前进2 m 解析 1234567891011121314 答案 图2 P点此时沿y轴正方向运动，根据波形的平移法，可得这列波沿x轴负方向传播， 选项C正确； 质点并不随波迁移，选项D错误. A.波源开始振动的方向沿y轴正方向 B.t0时，质点P、Q加速度方向相反 C.t0时，质点P再经过 到达平衡位置(T为波的周期) D.从t0开始经2.5 s，x10 m处的质点运动的路程为0.50 m 8.(多选)(2018台州市3月选考)如图3所示， 在坐标原点的波源

30、产生一列沿x轴正方向传 播的简谐横波，波速v10 m/s，已知t0 时，波刚好传到x20 m处，则下列说法正 确的是 1234567891011121314 图3 答案 A.t0时刻，x1 m处的质点振动方向向上 B.t0时刻，x2 m处的质点振动方向向上 C.t00.175 s时刻，x1 m处的质点处在波谷位置 D.t00.125 s时刻，x1 m处的质点处在波峰位置 9.(多选)(2018台州市期末)一列波的波源S在O点做竖直方向、频率为10 Hz的 简谐运动.t0时刻，向右传播的波形如图4所示，向左传播的波形未画出 1234567891011121314 答案 图4 10.(多选)一列简

31、谐波沿x轴正方向传播，在某一时刻波形图如图5所示，已知P 点振动周期为0.5 s，由此可以判断出 A.此时P点加速度正在增大 B.该波波速为8 m/s C.离坐标原点为11 m的Q点先沿y轴负方向运动 D.从此时刻算起，t1.125 s时Q点第一次达到波峰 解析 1234567891011121314 答案 图5 解析简谐横波沿x轴正方向传播，则P点此时刻向平衡位置振动，加速度正 在减小，故A错误. 1234567891011121314 根据波形的平移法判断可知Q点开始振动方向沿y轴负方向，故C正确； 11.(多选)(2018金华市、丽水市、衢州市十二校联考)如图6所示，两列简谐横波 分别沿

32、x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x0.2 m和x1.2 m处，两列 波的速度均为v0.4 m/s，两波源的振幅均为A2 cm，图示为t0时刻两列波的 图象(传播方向如图所示)，此刻平衡位置处于x0.2 m和x0.8 m的P、Q两质点 刚开始振动，质点M的平衡位置处于x0.5 m 处，关于各质点运动情况判断正确的是 A.两列波相遇后不能发生干涉 B.t1 s时刻，质点M的位移为4 cm C.t1 s后，平衡位置处于x0.6 m的质点位移始终为0 D.t0.75 s时刻，质点P、Q都运动到M点 1234567891011121314 综合提升练综合提升练 答案 图6 A.波的周期为0.8 s B.在t0.9 s时，P点沿y轴正方向运动 C.经过0.4 s，P点经过的路程为0.4 m D.在t0.5 s时，Q点到达波峰位置 12.(多选)如图7为一列沿x轴负方向传播 的简谐横波，实线为t0时刻的波形图， 虚线为t0.6 s时的波形图，波的周期 T0.6 s，则 解析 12345678910111213