高考物理大一輪總復(fù)習(xí) 第一章 第2講 機械波 新人教版選修34

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1、第第2講機械波講機械波01主干回顧固基礎(chǔ)知識點1機械波橫波和縱波機械波的概念機械機械波的波的形成形成(1)定義：定義：_在介質(zhì)中的傳播形成機械波在介質(zhì)中的傳播形成機械波(2)產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件：_；_由此可知有波必有振動，但有振動未必形成波由此可知有波必有振動，但有振動未必形成波機械振動機械振動波源波源介質(zhì)介質(zhì)機機械械波波的的分分類類(1)橫波：質(zhì)點振動方向與波的傳播方向橫波：質(zhì)點振動方向與波的傳播方向_的波叫橫的波叫橫波橫波有凸部波橫波有凸部(波峰波峰)和凹部和凹部(波谷波谷)抖動繩子一端而在繩子抖動繩子一端而在繩子上所形成的波就是上所形成的波就是橫波橫波，水表面的波可以近似看做橫波，水表面

2、的波可以近似看做橫波(2)縱波：質(zhì)點振動方向與波的傳播方向在縱波：質(zhì)點振動方向與波的傳播方向在_的波的波叫縱波縱波有密部和疏部聲波是最常見的叫縱波縱波有密部和疏部聲波是最常見的_，地震，地震所產(chǎn)生的波既有橫波又有縱波所產(chǎn)生的波既有橫波又有縱波機機械械波波的的特特點點(1)機械波傳播的是振動形式和機械波傳播的是振動形式和_質(zhì)點只在各自的平衡質(zhì)點只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波定向遷移位置附近振動，并不隨波定向遷移(2)介質(zhì)中各質(zhì)點的振動周期和頻率都與波源的振動周期和頻介質(zhì)中各質(zhì)點的振動周期和頻率都與波源的振動周期和頻率率_，而且各質(zhì)點開始振動的方向與振源開始振動的方向，而且各質(zhì)點開始振動的方

3、向與振源開始振動的方向_，即各質(zhì)點的振動方式與振源的振動方式完全一致，即各質(zhì)點的振動方式與振源的振動方式完全一致(3)離波源近的質(zhì)點帶動離波源遠的質(zhì)點依次振動離波源近的質(zhì)點帶動離波源遠的質(zhì)點依次振動.相互垂直相互垂直同一直線上同一直線上縱波縱波能量能量相同相同相同相同知識點2橫波的圖象波速、波長和頻率(周期)的關(guān)系 1. 橫波的圖象(1)坐標軸：橫軸表示各質(zhì)點的_，縱軸表示該時刻各質(zhì)點的_(2)意義：表示在波的傳播方向上，某時刻各質(zhì)點離開_的位移平衡位置平衡位置位移位移平衡位置平衡位置 (3)圖象： (4)應(yīng)用： 直接讀取_和_，以及該時刻各質(zhì)點的_ 確定某時刻各質(zhì)點加速度和速度的_，并能比較

4、大小 結(jié)合波的傳播方向可確定各質(zhì)點的_或由各質(zhì)點的振動方向確定波的_振幅振幅A波長波長位移位移方向方向振動方向振動方向傳播方向傳播方向2. 波長、波速、頻率及其關(guān)系(1)波長：在波動中，振動相位總是_的兩個相鄰質(zhì)點間的距離(2)波速v：波在介質(zhì)中的傳播速度，由_本身的性質(zhì)決定(3)頻率f：由波源決定，等于波源的_(4)波長、波速和頻率的關(guān)系：相同相同介質(zhì)介質(zhì)振動頻率振動頻率f 知識點3波的干涉和衍射現(xiàn)象多普勒效應(yīng) 1. 波的干涉(1)產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：頻率相同的兩列同性質(zhì)的波相遇(2)現(xiàn)象：兩列波相遇時，某些區(qū)域振動總是_，某些區(qū)域振動總是_，且加強區(qū)和減弱區(qū)互相間隔(3)對兩個完全相同的波

5、源產(chǎn)生的干涉來說，凡到兩波源的路程差為一個波長_時，振動加強；凡到兩波源的路程差為半個波長的_時，振動減弱加強加強減弱減弱整數(shù)倍整數(shù)倍奇數(shù)倍奇數(shù)倍2. 波的衍射(1)產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔(縫)的尺寸跟波長_，或者比波長_(2)現(xiàn)象：波繞過_繼續(xù)傳播差不多差不多更小更小障礙物障礙物3. 多普勒效應(yīng)(1)由于波源和觀察者之間有_，使觀察者接收到的波的_發(fā)生變化的現(xiàn)象叫多普勒效應(yīng)(2)注意：波源的頻率_，只是觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化，如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率_；如果二者相互遠離，觀察者接收到的頻率_(3)應(yīng)用：多普勒效應(yīng)是所有波動過程共有的特征根據(jù)聲波的多普勒效應(yīng)可以

6、測定車輛行駛的速度；根據(jù)光波的多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠天體相對地球的運行速度相對運動相對運動頻率頻率不變不變變大變大變小變小解析：根據(jù)機械波的物理模型，振源的振動使其周圍質(zhì)點依次振動，各質(zhì)點能夠依次振動，是因為相鄰質(zhì)點間存在相互作用力，沿波的傳播方向，后一質(zhì)點的振動必落后于前一質(zhì)點，而且質(zhì)點只在平衡位置附近振動，并不隨波遷移，隨波一起傳出去的是能量和振動形式正確答案為ABC.答案：ABC2. 波的圖象(多選)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時刻其波形如圖所示下列說法正確的是()A. 由波形圖可知該波的波長為4 mB. 由波形圖可知x2 m處的質(zhì)點Q該時刻位移為0.2 mC. 經(jīng)1/4周期后質(zhì)點P

7、運動到Q點D. 經(jīng)1/4周期后質(zhì)點R的速度變?yōu)榱?. 振動和波的關(guān)系關(guān)于振動和波的關(guān)系，以下說法正確的是()A. 如果波源停止振動，在介質(zhì)中傳播的波也立即停止B. 物體做機械振動，一定產(chǎn)生機械波C. 波在介質(zhì)中傳播的頻率由波源決定，與介質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)D. 波源振動的越快，波的速度也越大解析：波源停止振動，介質(zhì)中已經(jīng)振動起來的質(zhì)點有一定的能量，要繼續(xù)振動一段時間，波也要繼續(xù)傳播一段時間才停止，A錯誤；產(chǎn)生機械波的條件是機械振動和傳播振動的介質(zhì)，B錯誤；波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)，波速和介質(zhì)有關(guān)，C正確；波源振動快慢和波的傳播速度是兩個不同的概念，D錯誤答案：C4. 波長、波速、頻率的關(guān)系如圖所

8、示，位于介質(zhì)和分界面上的波源S，產(chǎn)生兩列分別沿x軸負方向與正方向傳播的機械波若在兩種介質(zhì)中波的頻率及傳播速度分別為f1、f2和v1、v2，則()A. f12f2，v1v2B. f1f2，v10.5v2C. f1f2，v12v2 D. f10.5f2，v1v2二、規(guī)律方法題組5. 振動與波動關(guān)系及vf的應(yīng)用2012四川高考在xOy平面內(nèi)有一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，波速為2 m/s，振幅為A.M、N是平衡位置相距2 m的兩個質(zhì)點，如圖所示在t0時，M通過其平衡位置沿y軸正方向運動，N位于其平衡位置上方最大位移處已知該波的周期大于1 s則()1. 機械波傳播的是振動的形式、能量和信息，在傳播方

9、向上，各質(zhì)點只在平衡位置附近做簡諧運動，是變加速運動，介質(zhì)質(zhì)點并不遷移2. 已知同一時刻兩質(zhì)點的位置情況要畫出波形圖，確定兩質(zhì)點的距離與波長的關(guān)系02典例突破知規(guī)律2. 振動與波動的區(qū)別和聯(lián)系名稱名稱項目項目振動振動波動波動區(qū)區(qū)別別研究對研究對象不同象不同振動是單個質(zhì)點振動是單個質(zhì)點以平衡位置為中以平衡位置為中心所做的往復(fù)運心所做的往復(fù)運動動波動是介質(zhì)中大量質(zhì)波動是介質(zhì)中大量質(zhì)點依次發(fā)生振動而形點依次發(fā)生振動而形成的成的“集體運動集體運動”產(chǎn)生原產(chǎn)生原因不同因不同振動是由于質(zhì)點振動是由于質(zhì)點所受回復(fù)力作用所受回復(fù)力作用的結(jié)果的結(jié)果波動是由于介質(zhì)中相波動是由于介質(zhì)中相鄰質(zhì)點的帶動作用而鄰質(zhì)點的帶

10、動作用而形成的形成的名稱名稱項目項目振動振動波動波動區(qū)區(qū)別別能量能量變化變化情況情況不同不同振動過程動振動過程動能和勢能不能和勢能不斷地相互轉(zhuǎn)斷地相互轉(zhuǎn)化，總機械化，總機械能守恒能守恒振源將機械能傳遞給它的相鄰質(zhì)振源將機械能傳遞給它的相鄰質(zhì)點，這個質(zhì)點再將能量傳遞給下一點，這個質(zhì)點再將能量傳遞給下一質(zhì)點，每個質(zhì)點在不斷地吸收和放質(zhì)點，每個質(zhì)點在不斷地吸收和放出能量，從而把波源的能量傳播出出能量，從而把波源的能量傳播出去，是一個能量的傳播過程去，是一個能量的傳播過程聯(lián)聯(lián)系系(1)振動是波動的成因，波動是振動在介質(zhì)中的傳播振動是波動的成因，波動是振動在介質(zhì)中的傳播(2)波動的周期等于質(zhì)點振動的周期

11、波動的周期等于質(zhì)點振動的周期(3)有振動不一定有波動，因為波的形成還需要有傳播振有振動不一定有波動，因為波的形成還需要有傳播振動的介質(zhì)但有波動一定有振動動的介質(zhì)但有波動一定有振動(4)波源停振后，介質(zhì)中的波動并不立即停止，而是繼續(xù)波源停振后，介質(zhì)中的波動并不立即停止，而是繼續(xù)向遠處傳播，直到振動能量完全損失盡向遠處傳播，直到振動能量完全損失盡.典例透析如圖所示為波源O振動1.5 s時沿波的傳播方向上部分質(zhì)點振動的波形圖，已知波源O在t0時開始沿y軸負方向振動，t1.5 s時它正好第二次到達波谷，問：(1)何時x5.4 m的質(zhì)點第一次到達波峰？(2)從t0開始至x5.4 m的質(zhì)點第一次到達波峰這

12、段時間內(nèi)，波源通過的路程是多少？解題探究(1)在一個周期的時間內(nèi)，波傳播的距離多大？提示：一個波長()(2)在一周期內(nèi)，波上的質(zhì)點的路程多大？提示：S路4 A機械波的特點及各物理量之間的關(guān)系(1)介質(zhì)依存性：機械波離不開介質(zhì)(2)能量信息性：機械波傳播的是振動的形式、能量和信息(3)傳播不移性：在傳播方向上，各質(zhì)點只在各自平衡位置附近振動，并不隨波遷移(4)時空重復(fù)性：機械波傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點不斷地重復(fù)著振源的振動形式(5)周期、頻率同源性：介質(zhì)中各質(zhì)點的振動周期均等于振源的振動周期且在傳播中保持不變(6)起振同向性：各質(zhì)點開始振動方向與振源開始振動的方向相同(7)波長、波速和頻率的關(guān)系：v

13、f，f由波源決定，v由介質(zhì)決定變式訓(xùn)練 2013北京高考一列沿x軸正方向傳播的簡諧機械橫波，波速為4 m/s.某時刻波形如圖所示，下列說法正確的是()A這列波的振幅為4 cmB這列波的周期為1 sC此時x4 m處質(zhì)點沿y軸負方向運動D此時x4 m處質(zhì)點的加速度為0 典例透析2012安徽高考一列簡諧波沿x軸正方向傳播，在t0時波形如圖所示已知波速為10 m/s，則t0.1 s時正確的波形應(yīng)是下圖中的()解題探究(1)根據(jù)題中條件可以確定哪些物理量？(2)如何根據(jù)t0時刻的波形圖確定t0.1 s時刻的波形圖？提示：可以根據(jù)波速和時間計算出波沿x軸傳播的距離來確定波移動的距離波的傳播方向與質(zhì)點的振動

14、方向的判斷方法內(nèi)容內(nèi)容圖象圖象上下上下坡法坡法沿波的傳播方向，上坡時質(zhì)點向沿波的傳播方向，上坡時質(zhì)點向下振動，下坡時質(zhì)點向上振動下振動，下坡時質(zhì)點向上振動同側(cè)法同側(cè)法波形圖上某點表示傳播方向和振波形圖上某點表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖線同側(cè)動方向的箭頭在圖線同側(cè)微平微平移法移法將波形圖沿傳播方向進行微小平將波形圖沿傳播方向進行微小平移，再由移，再由x軸上某一位置的兩波軸上某一位置的兩波形曲線上的點來判定形曲線上的點來判定 變式訓(xùn)練 (多選)簡諧橫波某時刻的波形圖如圖所示，由此圖可知()A. 若質(zhì)點a向下運動，則波是從左向右傳播的B. 若質(zhì)點b向上運動，則波是從左向右傳播的C. 若波從右向左

15、傳播，則質(zhì)點c向下運動D. 若波從右向左傳播，則質(zhì)點d向上運動解析：若波從左向右傳播，根據(jù)“上下坡法”可知：a、b點向上運動，c、d點向下運動，可知B正確，A錯誤；若波從右向左傳播，同理可知：a、b點向下運動，c、d點向上運動，可知C錯誤，D正確答案：BD考點3波的多解性問題解題考點解讀：造成波動問題多解的主要因素(1)周期性：時間周期性：時間間隔t與周期T的關(guān)系不明確空間周期性：波傳播距離x與波長的關(guān)系不明確(2)雙向性：傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定 如：a. 質(zhì)點達到最大位移處，則有正向和負向最大位移兩種可能 b. 質(zhì)點由平衡位置開始振動，則起振方向

16、有向上、向下(或向左、向右)兩種可能 c. 只告訴波速不指明波的傳播方向，應(yīng)考慮沿兩個方向傳播的可能，即沿x軸正方向或沿x軸負方向傳播 d. 只給出兩時刻的波形，則有多次重復(fù)出現(xiàn)的可能 解決此類問題時，往往采用從特殊到一般的思維方法，即找到一個周期內(nèi)滿足條件的特例，在此基礎(chǔ)上，如知時間關(guān)系，則加nT；如知空間關(guān)系，則加n.典例透析(多選)一列橫波沿直線傳播，在波的傳播方向上有A、B兩點在t時刻A、B兩點間形成的波形如圖甲所示，在(t3 s)時刻A、B兩點間形成的波形如圖乙所示，已知A、B兩點間的距離s9 m，則以下說法中正確的是() A. 若周期為4 s，波一定向右傳播 B. 若周期大于4 s

17、，波可能向右傳播 C. 若波速為8.5 m/s，波一定向左傳播 D. 該波波速可能的最小值為0.5 m/s 解題探究(1)波速的公式是_ (2)波向右傳播，波的周期_ (3)波向左傳播，波的周期 _. 變式訓(xùn)練 有兩列簡諧橫波a、b在同一介質(zhì)中沿x軸正方向傳播，波速均為v2.5 m/s.在t0時兩列波的波峰正好在x2.5 m處重合，如圖所示求： (1)兩列波的周期Ta和Tb. (2)t0時兩列波的波峰重合處的所有位置考點4波的圖象與振動圖象的綜合應(yīng)用 考點解讀：振動圖象與波的圖象的比較兩種圖象兩種圖象比較內(nèi)容比較內(nèi)容振動圖象振動圖象波的圖象波的圖象圖象意義圖象意義一質(zhì)點位移隨時一質(zhì)點位移隨時間

18、變化的規(guī)律間變化的規(guī)律 某時刻所有質(zhì)點相對某時刻所有質(zhì)點相對平衡位置的位移平衡位置的位移圖象特點圖象特點兩種圖象兩種圖象比較內(nèi)容比較內(nèi)容振動圖象振動圖象波的圖象波的圖象圖象信息圖象信息(1)振動周期、振幅振動周期、振幅(2)各時刻質(zhì)點的位各時刻質(zhì)點的位移、速度、加速度移、速度、加速度(包包括大小、方向括大小、方向)(1)波長、振幅波長、振幅(2)任意一質(zhì)點此刻任意一質(zhì)點此刻的位移和加速度方向的位移和加速度方向圖象變化圖象變化隨時間推移圖象延隨時間推移圖象延續(xù)，但原有形狀不變續(xù)，但原有形狀不變隨時間推移，圖象沿隨時間推移，圖象沿傳播方向平移傳播方向平移一完整曲線一完整曲線對應(yīng)橫坐標對應(yīng)橫坐標一個

19、周期一個周期 一個波長一個波長典例透析介質(zhì)中坐標原點O處的波源在t0時刻開始振動，產(chǎn)生的簡諧波沿x軸正方向傳播，t0時刻傳到L處，波形如圖所示下列能描述x0處質(zhì)點振動的圖象是()解題探究(1)t0時刻x0質(zhì)點的振動方向？位移如何變化？提示：豎直向下，位移將減小(2)x0處質(zhì)點開始振動時起振方向？提示：根據(jù)每一點的起振方向都和波源的起振方向一樣，由圖象可判斷知L處質(zhì)點的起振方向豎直向下故x0處質(zhì)點開始起振方向為豎直向下 嘗試解答選C.由波的圖象可知t0時x0處質(zhì)點正向下振動，下一時刻質(zhì)點縱坐標將減小，排除B、D選項由L處質(zhì)點的起振方向向下可知，x0處質(zhì)點開始振動時的振動方向向下，故A錯誤，C正確

20、點撥本題綜合考查了波傳播和質(zhì)點振動間的關(guān)系要能根據(jù)波形圖和波傳播方向判斷質(zhì)點的振動方向同時要理解，介質(zhì)起振的方向跟波源開始振動方向相同每個圖象前部都有空白部分表示這段時間振動形式還沒傳播到x0處“一分、一看、二找”巧解波動圖象與振動圖象綜合類問題(1)分清振動圖象與波動圖象只要看清橫坐標即可，橫坐標為x則為波動圖象，橫坐標為t則為振動圖象(2)看清橫、縱坐標的單位尤其要注意單位前的數(shù)量級(3)找準波動圖象對應(yīng)的時刻(4)找準振動圖象對應(yīng)的質(zhì)點 變式訓(xùn)練 1. 圖甲表示一列簡諧橫波在t20 s時的波形圖，圖乙是該列波中的質(zhì)點P的振動圖象，由甲、乙兩圖中所提供的信息可知這列波的傳播速度v以及傳播方

21、向分別是() A. v25 cm/s，向左傳播B. v50 cm/s，向左傳播 C. v25 cm/s，向右傳播 D. v50 cm/s，向右傳播 2. 簡諧橫波a沿x軸正方向傳播，簡諧橫波b沿x軸負方向傳播，波速都是10 m/s，振動方向都平行于y軸，t0時刻，這兩列波的波形如圖所示下面畫出的是平衡位置在x2 m處的質(zhì)點從t0開始在一個周期內(nèi)的振動圖象，其中正確的是()考點5波特有的現(xiàn)象深化 考點解讀：波的干涉的理解1加強點與減弱點的比較項目項目區(qū)域區(qū)域振幅振幅振動能量振動能量加強點加強點A1A2最大最大減弱點減弱點|A1A2|最小最小典例透析兩波源S1、S2在水槽中形成的波形如圖所示，其中

22、實線表示波峰，虛線表示波谷，則()A在兩波相遇的區(qū)域中會產(chǎn)生干涉B在兩波相遇的區(qū)域中不會產(chǎn)生干涉Ca點的振動始終加強Da點的振動始終減弱解題探究(1)發(fā)生干涉的條件是什么？提示：頻率相等(2)波速由什么決定？提示：介質(zhì)嘗試解答選B.解答此題要關(guān)注以下幾點：(1)相鄰波峰間的距離等于波長(2)發(fā)生干涉的條件是兩列波頻率相等(3)波速由介質(zhì)決定，兩列波在介質(zhì)中傳播速度相同根據(jù)題意，由于介質(zhì)相同，所以兩列波的波速相等由題圖可知，兩列波的波長不相等由vf知兩列波的頻率不相等，因此相遇時不會發(fā)生干涉現(xiàn)象，也就不會出現(xiàn)振動始終加強或者始終減弱的區(qū)域，選項A錯誤、B正確a點在圖示時刻是兩波峰相遇，振動加強，

23、但因頻率不同，另一時刻，可能是兩列波的波峰和波谷相遇，振動就減弱了，故選項C、D均錯誤(1)在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi)，振動加強點始終加強；振動減弱點始終減弱兩列相干波的波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇處是振動最強的地方，并且用一條直線將以上加強點連接起來，這條直線上的點都是加強的；而波峰與波谷(或波谷與波峰)相遇處是振動最弱的地方，把以上減弱點用直線連接起來，直線的點都是減弱點(2)不論是振動加強的質(zhì)點還是振動減弱的質(zhì)點，都仍在其平衡位置附近振動，某點的振動加強，是指這個質(zhì)點以較大的振幅振動：而某點的振動減弱，是指這個質(zhì)點以較小的振幅振動，因此，振動加強點的位移不是始終等于振幅，它的位移的大小和方向隨

24、時間在發(fā)生周期性的變化變式訓(xùn)練1. 2013天津市模擬消除噪聲污染是當前環(huán)境保護的一個重要課題內(nèi)燃機、通風(fēng)機等在排放各種高速氣流的過程中都發(fā)出噪聲，干涉型消聲器可以用來消弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲干涉型消聲器的結(jié)構(gòu)及氣流運行如圖所示，產(chǎn)生波長為的聲波沿水平管道自左向右傳播當聲波到達a處時，分成兩束相干波，它們分別通過r1和r2的路程，再在b處相遇，即可達到消弱噪聲的目的若rr2r1，則r等于()解析：根據(jù)波的干涉，兩列波的路程差等于半波長奇數(shù)倍時，疊加后減弱，從而達到消弱噪聲的目的，C正確答案：C2. 2013山東高考如圖所示，在某一均勻介質(zhì)中，A、B是振動情況完全相同的兩個波源，其簡諧運動表達式均為x0.1sin(20t) m，介質(zhì)中P點與A、B兩波源間的距離分別為4 m和5 m，兩波源形成的簡諧橫波分別沿AP、BP方向傳播，波速都是10 m/s.(1)求簡諧橫波的波長(2)P點的振動_(填“加強”或“減弱”)