(新高考)高考物理一轮复习教案第12章第2讲《机械波》(含详解).doc

第2讲　机械波知识点　　机械波　横波和纵波　Ⅰ1．机械波的形成和传播(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介质中质点不随波迁移；③介质中各质点振动频率、起振方向都与波源相同2．机械波的分类分类质点振动方向和波的传播方向的关系形状举例横波垂直凹凸相间；有波峰、波谷绳波等纵波在同一条直线上疏密相间；有密部、疏部弹簧波、声波等知识点　　机械波的图像　Ⅱ1．坐标轴：横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移2．意义：表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移3．图像(以简谐波为例)4．应用(1)可直接读取振幅A、波长λ，以及该时刻各质点偏离平衡位置的位移2)可确定该时刻各质点加速度的方向，并能比较该时刻不同质点速度或加速度的大小3)可结合波的传播方向确定各质点的振动方向，或结合某个质点的振动方向确定波的传播方向知识点　　波速、波长、频率(周期)及其关系　Ⅰ1．波长λ：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离2．波速v：波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定3．频率f：由波源决定，等于波源的“各个质点”；与周期的关系为f＝。

4．波长、波速、频率和周期的关系：v＝fλ＝知识点　　波的反射、折射　Ⅰ1．理论和实践证明，水波、声波等一切波都会发生反射和折射现象1)声波、水波等一切波遇到挡板时会发生反射2)与光的折射类似，机械波从一种介质向另一种介质传播时，在交界面处将发生折射2．波的入射方向、反射方向、折射方向都可以用一条射线表示，分别叫作：入射线、反射线、折射线3．波的反射规律：反射线、法线与入射线在同一平面内，反射线与入射线分居法线两侧，反射角等于入射角知识点　　波的干涉和衍射　Ⅰ1．波的独立传播原理两列波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的运动特征，即各自的波长、频率等保持不变，继续传播，就像没有跟另一列波相遇一样2．波的叠加几列波相遇时能够保持各自的运动特征，即各自的波长、频率等保持不变，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移(速度、加速度)等于这几列波单独传播时引起的位移(速度、加速度)的矢量和3．波的干涉和衍射的比较内容波的衍射波的干涉定义波可以绕过障碍物继续传播的现象频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的振动总是加强、某些区域的振动总是减弱的现象现象波偏离直线而传播到直线以外的空间两列波叠加区域形成相互间隔的稳定的振动加强区和振动减弱区，产生稳定的干涉图样条件明显发生的条件：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小充分条件：两列波的频率相同，相位差恒定，振动方向相同相同点干涉和衍射是波特有的现象知识点　　多普勒效应　Ⅰ1．定义：波源与观察者相互靠近或者相互远离时，观察者接收到的波的频率发生变化的现象叫作多普勒效应。

2．规律：波源的频率不变，只是观测到的波的频率发生变化如果二者相互靠近，观测到的频率变大；如果二者相互远离，观测到的频率变小3．应用：利用声波的多普勒效应可以测定车辆行驶的速度；利用光波的多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的运行速度一 堵点疏通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．通过波的图像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．机械波在介质中传播的速度由介质本身决定　　)答案　1.×　2.√　3.×　4.√　5.×　6.×　7.×8．√　9.×　10.√二 对点激活1. (人教版选择性必修第一册·P65·T2改编)(多选)简谐横波某时刻的波形如图所示P为介质中的一个质点，波沿x轴的正方向传播以下说法正确的是(　　)A．质点P此时刻的速度沿x轴的正方向B．质点P此时刻的加速度沿y轴的正方向C．再过半个周期时，质点P的位移为负值D．经过一个周期，质点P通过的路程为4a答案　CD解析　波沿x轴正方向传播，由同侧法知，P此刻的速度沿y轴正方向，故A错误；P此刻的加速度沿y轴负方向，故B错误；再经过半个周期，质点P的位移为负值，故C正确；经过一个周期，质点P通过的路程为4a，故D正确。

2．(人教版选择性必修第一册·P65·T4改编)一列横波在t＝0时刻的波形如图甲所示，图乙表示介质中某质点的振动图像，若波沿x轴的正方向传播，则图乙为哪点的振动图像(　　)A．K点 B.L点 C.M点 D.N点答案　B解析　由题图乙知t＝0时刻该点位移为零，所以排除K、M两点，t＝T时刻该点位移为正的最大值，所以t＝0时刻，该点的振动方向向上，波沿x轴正方向传播，由同侧法知L点振动方向向上，故B正确3．(2020·辽宁省部分重点中学协作体模拟改编)(多选)如图所示为一列简谐横波在t0时刻的波形图，已知波速为0.2 m/s，以下说法正确的是(　　)A．波源的振动周期为0.6 sB．经过0.1 s，质点a通过的路程为10 cmC．经过0.1 s，波沿传播方向前进2 cmD．若质点a比质点b先回到平衡位置，则波沿x轴负方向传播答案　CD解析　由图知，波长λ＝8 cm＝0.08 m，由v＝得，该波的周期T＝＝0.4 s，故A错误；t＝0.1 s＝，由于t0时刻质点a不在平衡位置和最大位移处，所以经过0.1 s，质点a通过的路程不是一个振幅10 cm，故B错误；由公式s＝vt可得s＝0.2×0.1 m＝0.02 m＝2 cm，故C正确；若质点a比质点b先回到平衡位置，说明t0时刻质点a向上运动，由波形平移法知波沿x轴负方向传播，故D正确。

4．(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，经过尺寸为1 m左右的障碍物时会发生明显的衍射现象答案　CD解析　波发生明显衍射的条件是：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小，A、B错误，C正确；通常讲话产生的声波的波长与1 m相差不多，故D正确5．根据多普勒效应，下列说法中正确的是(　　)A．多普勒效应只适用于声波B．当波源和观察者同向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低C．当波源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高D．当波源和观察者反向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高答案　C解析　多普勒效应适用于各种波，A错误；由于波源和观察者同向运动的快慢不确定，接收频率可能变高、不变、变低，B错误；两者相向运动时，接收频率变高，C正确；两者反向运动时，接收频率变低，D错误考点 1　　机械波的形成与传播1．波速与振速的区别(1)波速：波源振动几个周期，波形就向外平移性延伸几个波长，这个比值就表示了波形向外平移性延伸(或振动能量向外传播)的速度，即波速。

波速的大小与介质有关，与波源的振动频率无关，波在同一均匀介质中的传播是匀速的2)振速：质点的振动速度，即为振速波动中各质点都在平衡位置附近做周期性振动，即做变速运动，振速周期性变化振速与质点偏离平衡位置的位移有关2．机械振动与机械波的区别和联系　名称项目机械振动机械波区别运动特点机械振动是单个质点以平衡位置为中心所做的往复运动机械波是介质中大量质点依次发生受迫振动而形成的“集体运动”产生原因机械振动是质点受到回复力作用的结果机械波是从波源处开始，由近及远，介质中质点依次施力带动相邻质点发生受迫振动形成的能量变化情况机械振动过程中，动能和势能不断地相互转化，总机械能守恒波源将能量传递给相邻质点，相邻质点再将能量传递给它的相邻质点，由近及远，每个质点在不断地吸收和放出能量，从而把波源的能量传播出去，是一个能量的传播过程联系(1)机械波是机械振动在介质中传播形成的(2)机械波的周期等于介质中质点机械振动的周期(3)有机械振动不一定有机械波，但有机械波一定有机械振动(4)波源停止振动后，介质中的机械振动并不立即停止传播，而是继续向远处传播，直到振动能量全部损耗完3．波的传播过程中的特点(1)波源经过一个周期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v＝＝λf。

2)质点振动nT(波传播nλ)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nλ(n＝1,2,3，…)时，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)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4．波的传播方向与质点振动方向的互判方法方法解读图像演示“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例1　(2020·四川省内江市第三次模拟改编)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，O为波源如图所示是波源开始振动后0.1 s时的波形图，则下列判断正确的是(　　)A．这列波的周期为0.4 s，振幅为20 cmB．这列波的波速为40 m/s，波长为8 mC．再经过0.15 s时，x＝6 m处质点的位置坐标为(x＝6 m，y＝0 cm)D．再经过0.55 s时，x＝24 m处的质点第一次到达波峰 (1)如何确定波速？提示：由v＝或v＝计算。

2)如何确定一段时间后某质点的位置？提示：先计算经多长时间振动传到这个点，再结合周期和起振方向确定质点位置尝试解答　选BCD由图可知，波源振动半个周期用时0.1 s，则波的周期为0.2 s；振幅为偏离平衡位置的最大距离，为10 cm，故A错误波速v＝＝＝40 m/s，波长λ＝4 m×2＝8 m，故B正确在接下来的0.15 s内，经过前面Δt1＝ s＝0.05 s，波刚好传播到x＝6 m处质点，剩下的0.1 s恰好为半个周期，x＝6 m处质点刚好振动半个周期回到平衡位置，故C正确在接下来的0.55 s内，经过前面Δt2＝ s＝0.5 s，波刚好传播到x＝24 m处质点，剩下的0.05 s恰好为个周期，x＝24 m处质点刚好振动个周期到达波峰位置，故D正确 机械波的特点及各物理量之间的关系(1)介质依存性：机械波离不开介质2)能量信息性：机械波传播的是振动的形式、能量和信息3)传播不移性：在传播方向上，各质点只在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移4)时空重复性：机械波传播时，介质中的质点不断地重复着波源的振动形式5)周期、频率同源性：介质中各。