高考物理一轮复习选择性必修第一册第十二章机械振动机械波第2讲机械波课件

第2讲机械波一、机械波1．定义：机械振动在______中的传播。2．形成条件(1)有发生机械振动的_______。(2)有传播_______，如空气、水等。3．特点(1)传播振动的形式、_____、信息。(2)质点不随波______。(3)每个质点起振方向都与波源的起振方向_____。介质波源介质能量迁移相同4．分类(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互_____的波，有波峰和_____。(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向_____________的波，有疏部和______。5．描述物理量(1)波长(λ)：在波动中，振动相位总是______的两个______质点间的距离。①在横波中，两个______波峰(或波谷)间的距离等于______。②在纵波中，两个_____密部(或疏部)中央间的距离等于______。(2)周期(T)或频率(f)：波的周期或频率等于______振动的周期或频率。(3)波速(v)：波在介质中的传播速度，由______本身的性质决定。垂直波谷在同一直线上密部相同波源相邻波长相邻波长介质λf相邻6．波的图像(1)坐标轴：横坐标表示沿波传播方向上各个质点的_________，纵坐标表示某时刻各个质点偏离平衡位置的______。(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开__________的位移。二、波的干涉和衍射现象多普勒效应1．波的干涉和衍射

类别波的干涉波的衍射条件两列波的频率必须______，相位差保持不变产生明显衍射的条件：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______________或孔继续向前传播平衡位置位移平衡位置相同尺寸干涉图样绕过障碍物2．多普勒效应现象观察者接收到的______发生变化条件声源和观察者之间有_________

(距离发生变化)实质声源频率不变，观察者接收到的______变化频率相对运动频率微点判断

(1)横波就是在水平方向传播的波。

()(2)在机械波的传播过程中各质点随波的传播而迁移。

(

)(3)通过波的图像可以找出任一质点在某时刻的位移。

()(4)机械波在传播过程中，各质点的起振方向都相同。

()(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。

()××√√×××√×[例1]

均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上，坐标分别为0和xB＝

16cm。某简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v＝20cm/s，波长大于20cm，振幅为y＝1cm，且传播时无衰减。t＝0时刻A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔Δt＝0.6s，两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t1时刻(t1>0)，质点A位于波峰。求：(1)从t1时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰；(2)t1时刻质点B偏离平衡位置的位移。[答案]

(1)0.8s

(2)－0.5cm[针对训练]1．(2023·重庆高考)(多选)一列简谐横波在介质中沿x轴传播，波速为2m/s，t＝0时的波形图如图所示，P为该介质中的一质点。则(

)A．该波的波长为14mB．该波的周期为8sC．t＝0时质点P的加速度方向沿y轴负方向D．0～2s内质点P运动的路程有可能小于0.1m答案：BD2．如图所示为海洋生态自动监测浮标，可用于监测水质和气象等

参数。一列水波(视为横波)沿海面传播，在波的传播方向上相

距4.5m的两处分别有甲、乙两浮标，两浮标随波上下运动。

当甲运动到波峰时，乙恰好运动到波谷，此时甲、乙之间只有一个波峰。观察到甲从第1次到达波峰与第11次到达波峰的时间间隔为20s，则该水波(

)A．振幅为4.5m B．波长为3mC．频率为2Hz D．波速为2.25m/s答案：B

2．根据波的图像、传播方向判定振动方向[答案]

C[针对训练]解析：由于t＝0时波源从平衡位置开始振动，由振动方程可知，波源起振方向沿y轴正方向，t＝T时波的图像沿x轴正方向传播了一个波长，根据“上坡下，下坡上”，可知t＝T时的波形图为选项D图。答案：D[例3]

(多选)一列简谐横波沿x轴传播，在t＝0时刻和t＝1s时刻

的波形分别如图中实线和虚线所示。已知x＝0处的质点在0～1s内运动的路程为4.5cm。下列说法正确的是

(

)A．波沿x轴正方向传播B．波源振动周期为1.1sC．波的传播速度大小为13m/sD．t＝1s时，x＝6m处的质点沿y轴负方向运动[答案]

AC[针对训练]4．图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线。经过0.3s后，其波形图曲线如图中虚线所示。已知该波的周期T大于0.3s，若波是沿x轴正方向传播的，则该波的速度大小为________m/s，周期为________s；若波是沿x轴负方向传播的，该波的周期为________s。答案：0.5

0.4

1.2(二)波的图像与振动图像的综合应用1．振动图像与波的图像的比较图像变化随时间推移，图像延续，但已有形状不变随时间推移，图像沿传播方向平移形象比喻记录着一个人一段时间内活动的录像带记录着许多人某时刻动作、表情的集体照片续表2．求解波的图像与振动图像综合问题三关键(1)分清振动图像与波的图像。此步骤最简单，只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波的图像，横坐标为t则为振动图像。(2)看清横、纵坐标的单位。尤其要注意单位前的数量级。(3)找准波的图像对应的时刻，找准振动图像对应的质点。[多维训练]考查角度1

已知波的图像判定质点的振动图像1．(多选)一列简谐横波沿x轴传播，如图所示，实线为t1＝2s

时的波形图，虚线为t2＝5s时的波形图。以下关于平衡位

置在O处质点的振动图像，可能正确的是

(

)答案：AC

考查角度2

已知质点振动图像判定波的图像

2．

(多选)一列简谐横波沿x轴传播，平衡位置位于坐标原点O的质点振动图像如右图所示。当t＝7s时，简谐波的波

动图像可能正确的是

(

)答案：AC

考查角度3波的图像与振动图像的综合应用3．渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在t＝0时的波动图像如图甲所示，图乙为质点P的振动图像，则

(

)A．该波的波速为1.5m/sB．该波沿x轴负方向传播C．0～1s时间内，质点P沿x轴运动了1.5mD．0～1s时间内，质点P运动的路程为2m答案：D

类型(一)波的周期性形成多解(1)时间的周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确。(2)空间的周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确。[例1]

在平静的介质中，从波源O发出的一列简谐横波沿x轴正方向传播，t1秒时刻的波形用实线表示，t2秒(t2>t1)时刻的波形用虚线表示。介质中的质点Q位于x＝18m处，则下列说法正确的是

(

)[答案]

D[针对训练]1．(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到P点，t＋0.6s时刻的波形如图中的虚线所示，a、b、c、P、Q是介质中的质点。下列说法正确的是

(

)A．这列波的波速可能为50m/sB．质点a在这段时间内通过的路程一定小于30cmC．质点c在这段时间内通过的路程可能为60cmD．若周期T＝0.8s，则在t＋0.5s时刻，质点b、P的位移相同答案：ACD类型(二)波的双向性形成多解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。[例2]

(多选)一列简谐横波沿x轴传播，已知x轴上x1＝1m和x2＝7m处质点的振动图像分别如图甲、图乙所示，则此列波的传播速率可能是

(

)A．7m/sB．2m/sC．1.2m/s D．1m/s[答案]

BC2．(多选)如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t＝0时刻的波形图，虚线为t＝0.6s时刻的波形图，已知波的周期T>0.6s，下列说法正确的是(

)答案：BC类型(三)波形的隐含性形成多解在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点的振动情况，而其余信息均处于隐含状态。这样，波形就有多种可能情况，形成波动问题的多解。[例3]

一列沿x轴负方向传播的简谐横波，t＝2s时的波形如图甲所示，x＝2m处质点的振动图像如图乙所示，则波速可能是(

)[答案]

A[针对训练]3．

(多选)如图所示，一列简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位

置相距0.15m。当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是

(

)A．0.60mB．0.30mC．0.20m D．0.10m答案：BD

答案：C答案：B(2)(波形图法)如图所示，A、B为振幅相同的相干波源，且向外传播过程中振幅衰减不计，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，则下列叙述错误的是(

)答案：A3．[波的衍射的理解]如图所示是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述错误的是

(

)A．此时能观察到明显的波的衍射现象B．挡板前后波纹间距离相等C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象答案：D

4．[多普勒效应](2022·南京高三调研)

如图所示，在原点O处的质点(波源)做简谐运动，产生沿x轴正方向传播的简谐波，波速v＝20m/s。为了接收到这列波，在x＝200m处设有一台接收器(图中未标出)。已知t＝0时，波刚好传播到x＝30m处，则下列说法正确的是

(

)A．波源振动的周期为2sB．接收器在t＝8s时才能接收到此波C．x＝40m处的质点在t＝1s时向上运动D．若波源向x轴负方向移动，则在其移动过程中接收器接收到的波的频率将小于1Hz答案：D(2)波形图法

在某时刻波的干涉的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点，一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减弱点，各加强点或减弱点各自连接