高考物理复习专题十三机械振动机械波第2讲机械波

第2讲机械波1/39一、机械波1.定义：___________在介质中传输叫做机械波.2.形成条件机械振动机械振动介质(1)有发生___________波源.(2)有传输________.2/393.分类垂直波峰波谷

(1)横波：质点振动方向与波传输方向相互________波，有________(凸部)和________(凹部). (2)纵波：质点振动方向与波传输方向在____________上波，有________和________.同一直线密部疏部3/394.传输特点形式能量迁移

(1)机械波传输只是振动______和______，质点只在各自平衡位置附近做简谐运动，并不随波________. (2)介质中各质点振幅相同，振动周期和频率都与______振动周期和频率相同.波源4A

(3)一个周期内，质点完成一次全振动，经过旅程为____，位移为零.4/39二、波长、波速和波图象1.波长、波速、频率及其关系(1)波长λ：在波动中，________总是相同两个相邻质点间距离.振动相位介质本身波源λf

(2)波速v：波在介质中传输速度，由________性质决定. (3)频率f：由________决定，等于波源振动频率.(4)波长、波速和频率关系：v＝______＝_____.5/392.波图象(1)坐标轴：横轴表示各质点___________，纵轴表示该时刻各质点________.平衡位置位移各质点

(2)意义：表示在波传输方向上，某时刻________离开平衡位置位移. (3)图象：6/39图象类型振动图象波图象研究对象一振动质点沿波传输方向上全部质点研究内容一质点位移随时间改变规律某时刻全部质点空间分布规律图象(4)振动图象与波动图象比较7/39图象类型振动图象波图象物理意义表示某质点各个时刻位移表示某时刻各质点位移图象信息(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位移(3)任意一质点在该时刻加速度方向(4)传输方向、振动方向互判(续表)8/39图象类型振动图象波图象形象比喻统计着一个人一段时间内活动录像带统计着许多人某时刻动作、表情集体照片图象改变随时间推移，图象延续，但已经有形状不变随时间推移，图象沿传播方向平移一完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长(续表)9/39点b从该时刻开始计时振动图象.以下说法

【基础检测】

1.如图13-2-1甲所表示为一列简谐横波在某一时刻波形图，a、b两质点横坐标分别为xa＝2m和xb＝6m，图乙为质甲乙图13-2-110/39A.该波沿＋x方向传输，波速为1m/sB.该波频率为0.125HzC.质点a经过4s振动旅程为4mD.此时刻质点a速度沿＋y方向E.质点a在t＝2s时速度为零11/39解析：由题图可知，该简谐横波波长为λ＝8m，周期T＝向上运动，所以该波沿－x方向传输，A错误，B正确；经过4s(半个周期)质点a振动旅程为2A＝1m，C错误；此刻质点a运动方向与质点b相反，沿－y方向，D错误；在t＝2s时质点a在波谷处，速度为0，E正确.答案：ACD12/39三、波干涉和衍射现象多普勒效应1.波干涉相同加强区减弱区(1)条件：两列波频率必须________.(2)现象：形成________和________相互隔开稳定干涉图样.小相差不多绕过障碍物2.波衍射(1)条件：障碍物或孔尺寸比波长______或____________.(2)现象：波能够_______________或孔继续向前传输.13/393.多普勒效应(1)条件：声源和观察者之间有____________.(2)现象：观察者感到_________发生改变.(3)实质：声源频率_______，观察者接收到频率_______.相对运动频率不变改变14/39

【基础检测】

2.以下物理现象：①在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；②“闻其声而不见其人”；③学生围绕振动音叉转一圈会听到忽强忽弱声音；④当正在鸣笛火车向着我们疾驶而来时，我们听到汽笛声音调变高. ①是波________现象；属于波衍射现象是________；属于多普勒效应是________.答案：反射②④15/39》》》考点1波传输多解问题⊙重点归纳1.造成波动问题多解主要原因(1)周期性①时间周期性：时间间隔Δt与周期T关系不明确.②空间周期性：波传输距离Δx与波长λ关系不明确.(2)双向性①传输方向双向性：波传播方向不确定.②振动方向双向性：质点振动方向不确定.16/392.处理波多解问题思绪

普通采取从特殊到普通思维方法，即找出一个周期内满足条件关系Δt或Δx，若此关系为时间，则t＝nT＋Δt(n＝0,1,2，…)；若此关系为距离，则x＝nλ＋Δx(n＝0,1,2，…).17/39

⊙典例剖析 例1：(多项选择，

年湖北龙泉中学、宜昌一中联考)一列简谐横波沿x轴正方向传输，t＝0时刻波形如图13-2-2中实线所表示，t＝0.1s时刻波形如图中虚线所表示.波源不在坐标原点O，P是传输介质中离坐标原点xP＝2.5m处一个质点.则以下说法正确是()图13-2-218/39A.质点P振幅为0.1mB.波频率可能为7.5HzC.波传输速度可能为50m/sD.在t＝0.1s时刻与P相距5m处质点一定沿x轴正方向运动E.在t＝0.1s时刻与P相距5m处质点可能是向上振动，也可能是向下振动19/39

思维点拨：解答本类题目，要熟悉波传输规律，注意波传输方向和传输距离或所用时间.20/39v＝50m/s，选项C正确；波传输过程是振动形式传输，质点不会沿波传输方向运动，选项D错误；在t＝0.1s时刻与P相距5m处质点可能是向上振动，也可能是向下振动，选项E正确.答案：ACE

备考策略：(1)熟悉波传输规律；(2)由波形图求出波长，依据波传播方向求出周期及波速大小通式.(3)要抓住波周期性，确定周期与时间(或者传输距离与波长)关系.21/39【考点练透】

1.(年新课标全国卷Ⅰ)甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传输，波速均为v＝25cm/s.两列波在t＝0时波形曲线如图13-2-3所表示.求：图13-2-322/39(1)t＝0时，介质中偏离平衡位置位移为16cm全部质点

x坐标.(2)从t＝0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为－16cm质点时间.解：(1)两列波振幅均为8cm，故偏离平衡位置位移为16cm质点应为两列波波峰相遇处质点.依据波形图可知，甲、乙波长分别为λ甲＝50cm，λ乙＝60cm23/39

则甲、乙两列波波峰坐标分别为

x甲＝(50＋50k1)cm(k1＝0，±1，±2，±3，…)

x乙＝(50＋60k2)cm(k2＝0，±1，±2，±3，…)

综上分析，全部波峰和波峰相遇质点x坐标应为

x＝(50＋300n)cm(n＝0，±1，±2，±3，…). (2)偏离平衡位置位移为－16cm对应为两列波波谷相遇.t＝0时，波谷之差24/39整理可得Δx＝10(6n1－5n2)＋5波谷之间最小距离为Δx′＝5cm两列波相向传输，相对速度为2v＝50cm/s所以出现偏离平衡位置位移为－16cm最短时间25/39》》》考点2波干涉、衍射、多普勒效应

⊙重点归纳

波干涉现象中加强点、减弱点两种判断方法 (1)公式法 某质点振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源距离之差Δr. ①当两波源振动步调一致时. 若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动加强；26/39②当两波源振动步调相反时.若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动减弱.(2)图象法

在某时刻波干涉波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷)交点，一定是加强点，而波峰与波谷交点一定是减弱点，各加强点或减弱点各自连接而成以两波源为中心向外辐射连线，形成加强线和减弱线，两种线相互间隔，加强点与减弱点之间各质点振幅介于加强点与减弱点振幅之间.27/39⊙典例剖析

例2：如图13-2-4所表示，在某一均匀介质中，A、B是振动情况完全相同两个波源，其简谐运动表示式均为X＝0.1sin20πt(m)，介质中P点与A、B两波源间距离分别为4m和5m，两波源形成简谐波分别沿AP、BP方向传输，波速都是10m/s.图13-2-428/39(1)求简谐横波波长.(2)经过分析说明P点是振动加强还是减弱.

λ＝vT＝10×0.1＝1m. (2)P

点与A、B两波源间距离之差Δx＝BP－AP＝1m，为1个波长，又A、B两点振动情况完全相同，所以P点是振动加强.29/39【考点练透】

2.如图13-2-5所表示表示两个相干波源S1、S2产生波在同一个均匀介质中相遇.图中实线表示波峰，虚线表示波谷，c和f分别为ae和bd中点，则：图13-2-530/39

(1)在a、b、c、d、e、f六点中，振动加强点是________.振动减弱点是________. (2)若两振源S1

和S2振幅相同，此时刻位移为零点是________.答案：(1)a、c、eb、d、f(2)b、c、d、f31/39项目内容图象“上下坡”法沿波传输方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动波传输方向与质点振动方向互判》》》易错点1.互判方法32/39项目内容图象“同侧”法波形图上某点表示传输方向和振动方向箭头在图线同侧“微平移”法将波形沿传输方向进行微小平移，再由对应同一x坐标两波形曲线上点来判断振动方向(续表)33/392.求解波动图象与振动图象综合类问题可采取“一分、一看、二找”方法(1)分清振动图象与波动图象，看清横坐标.(2)看清横、纵坐标单位，尤其要注意单位前数量级.(3)找准波动图象对应时刻.(4)找准振动图象对应质点.34/39

例3：(多项选择)简谐横波在均匀介质中沿直线传输，P、Q是传输方向上相距10m两质点，波先传到P，当波传到Q开始)计时，P、Q两质点振动图象如图13-2-6所表示，则( 图13-2-6 A.质点Q开始振动方向沿y轴正方向 B.该波周期为6s C.该波从P传到Q时间可能为7s D.该波传输速度可能为2m/s E.该波波长可能为6m35/39

解析：由图线可知，质点Q开始起振方向沿y轴正方向，选项A正确；振动由P向Q传输，由图线可知T＝6s，故振动从P传到Q时间可能为(nT＋4)s＝(6n＋4)s，(n＝0、1、2、3、…)，因为n为整数，故不可能为7s，选项B正确，C错误；答案：ABE36/39

备考策略：此题是对振动图象及机械波传输问题考查；首先要掌握已知振动图象判断质点振动方向基本