2019年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十四章 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 第2講 機(jī)械波學(xué)案.doc
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第2講 機(jī) 械 波 微知識(shí)1 機(jī)械波 1．機(jī)械波的形成和傳播 (1)產(chǎn)生條件 ①有波源。 ②有介質(zhì)，如空氣、水、繩子等。 (2)傳播特點(diǎn) ①傳播振動(dòng)形式、能量和信息。 ②質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移。 ③介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率、振幅、起振方向都與波源相同。 2．機(jī)械波的分類 3.波長、頻率和波速 (1)波長：在波動(dòng)中，振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離，用λ表示。波長由頻率和波速共同決定。 ①簡諧橫波中，相鄰兩個(gè)波峰(或波谷)之間的距離等于波長。 ②簡諧縱波中，相鄰兩個(gè)疏部(或密部)中心之間的距離等于波長。 (2)頻率：波的頻率由波源決定，等于波源的振動(dòng)頻率。在任何介質(zhì)中頻率不變。 (3)波速：波的傳播速度，波速由介質(zhì)決定，與波源無關(guān)。 (4)波速公式：v＝λf＝或v＝。 微知識(shí)2 波的圖象 1．坐標(biāo)軸 ①x軸：各質(zhì)點(diǎn)平衡位置的連線。 ②y軸：沿質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向，表示質(zhì)點(diǎn)的位移。 2．物理意義：表示介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻相對(duì)各自平衡位置的位移。 3．圖象形狀：簡諧波的圖象是正弦(或余弦)曲線，如圖所示。 微知識(shí)3 波的特有現(xiàn)象 1．波的干涉和衍射 2.多普勒效應(yīng) 一、思維辨析(判斷正誤，正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“”。) 1．機(jī)械波中各質(zhì)點(diǎn)只是在各自平衡位置附近振動(dòng)，并不隨波遷移。(√) 2．波的圖象描述了波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻的位移。() 3．機(jī)械波的波速由介質(zhì)決定。(√) 4．兩列波在介質(zhì)中相遇一定能發(fā)生干涉現(xiàn)象。() 5．一切波都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。(√) 6．多普勒現(xiàn)象說明波源的頻率發(fā)生了變化。() 二、對(duì)點(diǎn)微練 1．(機(jī)械波的形成和傳播)(多選)關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系，下列說法正確的是( ) A．振動(dòng)是波的成因，波是振動(dòng)的傳播 B．振動(dòng)是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，波是許多質(zhì)點(diǎn)聯(lián)合起來呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象 C．波的傳播速度就是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度 D．波源停止振動(dòng)時(shí)，波立即停止傳播 解析 機(jī)械波的產(chǎn)生條件是有波源和介質(zhì)。由于介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)依次帶動(dòng)由近及遠(yuǎn)傳播而形成波，所以選項(xiàng)A、B正確；波的傳播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均勻介質(zhì)中其速度大小不變；而質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度和方向都隨時(shí)間周期性地發(fā)生變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；波源一旦將振動(dòng)傳給了介質(zhì)，振動(dòng)就會(huì)在介質(zhì)中向遠(yuǎn)處傳播，當(dāng)波源停止振動(dòng)時(shí)，介質(zhì)仍然繼續(xù)傳播波源振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式，不會(huì)隨波源停止振動(dòng)而停止傳播，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案 AB 2．(波的圖象)一列沿x軸正方向傳播的簡諧機(jī)械橫波，波速為4 m/s。某時(shí)刻波形如圖所示，下列說法正確的是( ) A．這列波的振幅為4 cm B．這列波的周期為1 s C．此時(shí)x＝4 m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) D．此時(shí)x＝4 m處質(zhì)點(diǎn)的加速度為零 解析 由圖可知，振幅為2 cm，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由v＝可知，T＝＝ s＝2 s，B項(xiàng)錯(cuò)誤；波向右傳播，由波動(dòng)與振動(dòng)的關(guān)系可知，x＝4 m處質(zhì)點(diǎn)向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；x＝4 m處質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置，此時(shí)加速度為零，故D項(xiàng)正確。 答案 D 3．(波的特有現(xiàn)象)(多選)關(guān)于波的干涉、衍射等現(xiàn)象，下列說法正確的是( ) A．有的波只能發(fā)生干涉現(xiàn)象，有的波只能發(fā)生衍射現(xiàn)象 B．產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的必要條件之一，就是兩列波的頻率相等 C．能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象的條件是障礙物的尺寸與波長比較相差不多或比波長更小 D．在干涉圖樣中，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域中的質(zhì)點(diǎn)，其位移始終最大，振動(dòng)減弱區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)，其位移始終保持最小 E．當(dāng)觀測(cè)者靠近波源時(shí)，接收到的波的頻率會(huì)大于波源的振動(dòng)頻率 解析 干涉、衍射是波共有的特性，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤；干涉應(yīng)具備兩波頻率相同、相位差恒定的條件，B項(xiàng)正確；當(dāng)滿足d≤λ時(shí)產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，C項(xiàng)正確；在干涉圖樣中，質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間時(shí)刻發(fā)生變化，D項(xiàng)錯(cuò)誤；在多普勒效應(yīng)中，觀測(cè)者與波源相對(duì)靠近時(shí)，接收到的波的頻率大于波源的振動(dòng)頻率，E項(xiàng)正確。 答案 BCE 見學(xué)生用書P206 微考點(diǎn) 1 波的形成與傳播 波的圖象 核|心|微|講 1．波的傳播方向上兩個(gè)相鄰的、振動(dòng)情況相同的質(zhì)點(diǎn)的平衡位置之間的距離為一個(gè)波長λ。 2．波傳到任意一點(diǎn)，該點(diǎn)的起振方向都和波源的起振方向相同。 3．介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)做的都是受迫振動(dòng)，所以任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率和周期都和波源相同。因此可以斷定：波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，由于介質(zhì)的情況不同，它的波長和波速可以改變，但頻率和周期都不會(huì)改變。 4．振源經(jīng)過一個(gè)周期T完成一次全振動(dòng)，波恰好向前傳播一個(gè)波長的距離，所以有v＝＝λf。 5．質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)nT(波傳播nλ)時(shí)，波形不變。 6．相隔波長整數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)，振動(dòng)狀態(tài)總相同，相隔半波長奇數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)，振動(dòng)狀態(tài)總相反。 典|例|微|探 【例1】 (多選)在均勻介質(zhì)中坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一波源做簡諧運(yùn)動(dòng)，其表達(dá)式為y＝5sint(m)，它在介質(zhì)中形成的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時(shí)刻波剛好傳播到x＝12 m處，波形圖象如圖所示，則( ) A．此后再經(jīng)6 s該波傳播到x＝24 m處 B．M點(diǎn)在此后第3 s末的振動(dòng)方向沿y軸正方向 C．波源開始振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向 D．此后M點(diǎn)第一次到達(dá)y＝－3 m處所需時(shí)間是2 s 【解題導(dǎo)思】 (1)由波的傳播方向如何判斷某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向？ 答：可由帶動(dòng)法、上、下坡法、同側(cè)法、微平移法等判斷。 (2)波的傳播方向的各質(zhì)點(diǎn)起振的方向是由什么來決定的？ 答：波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)起振的方向是由波源起振的方向決定的。 解析 由題中波的圖象可知，該波的波長λ＝8 m，由波源簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式y(tǒng)＝5sint(m)可知，ω＝ rad/s，周期T＝＝4 s，波速v＝＝2 m/s。此后再經(jīng)6 s，該波再向前傳播的距離s＝vt＝26 m＝12 m，即再經(jīng)6 s，該波傳播到x＝12 m＋12 m＝24 m處，選項(xiàng)A正確；題中波的圖象上此時(shí)M點(diǎn)向下振動(dòng)，在此后的第3 s末(即經(jīng)過)的振動(dòng)方向沿y軸正方向，選項(xiàng)B正確；由題圖為某時(shí)刻波剛好傳播到x＝12 m時(shí)的波的圖象可知，波源開始振動(dòng)時(shí)的方向沿y軸正方向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；題圖中M點(diǎn)振動(dòng)方向向下，此后M點(diǎn)第一次到達(dá)y＝－3 m處所需的時(shí)間小于半個(gè)周期，即小于2 s，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案 AB 【反思總結(jié)】 波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向的判斷方法 題|組|微|練 1．(多選)如圖所示，a、b、c、d是均勻媒質(zhì)中x軸上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)的間距依次為2 m、4 m和6 m。一列簡諧橫波以2 m/s的波速沿x軸正向傳播，在t＝0時(shí)刻到達(dá)質(zhì)點(diǎn)a處，質(zhì)點(diǎn)a由平衡位置開始豎直向下運(yùn)動(dòng)，t＝3 s時(shí)a第一次到達(dá)最高點(diǎn)。下列說法正確的是( ) A．在t＝6 s時(shí)刻波恰好傳到質(zhì)點(diǎn)d處 B．在t＝5 s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)c恰好到達(dá)最高點(diǎn) C．質(zhì)點(diǎn)b開始振動(dòng)后，其振動(dòng)周期為4 s D．在4 s下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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