高中物理高考 第2讲 机械波 课件

定义
继续传播的现象
振动 08 __总__是__加__强____、某些区域的振动
总是减弱的现象
波偏离 09 _直__线___而传播 现象
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
内容
波的衍射
波的干涉
条件
明显发生的条件：缝、孔的宽度 充分条件：两列波的 12 _频__率___ 或障碍物的尺寸跟波长 10 _相__差__ 相同，相位差恒定，振动方向相 __不__多__，或者 11 __比__波__长__更__小____ 同
解析
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 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。
第十二章 机械振动 机械波
第2讲 机械波
主干梳理 对点激活
知识点
机械波 横波和纵波 Ⅰ
1．机械波的形成和传播
(1)产生条件
①有 01 __波__源__； ②有 02 __介__质__，如空气、水、绳子等。
(2)传播特点 ①传播 03 __振__动__形__式____、能量和信息；
②介质中质点不 04 __随__波__迁__移____； ③介质中各质点振动频率、起振方向都与波源 05 _相__同___。
知识点
波的干涉和衍射 Ⅰ
1．波的独立传播原理
两列波相遇后 01 __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，02 __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 03 _重__叠___的区域里，介质的质点 04 __同__时__参__与____
做的往复运动
产生 原因
机械波是从波源处开始，由近及 机械振动是质点受到
远，介质中质点依次施力带动相 回复力作用的结果
邻质点发生受迫振动形成的
名称 项目
机械振动
机械波
波源将能量传递给相邻质点，相邻质
能量 机械振动过程中，动 点再将能量传递给它的相邻质点，由
区 别
变化 能和势能不断地相互
近及远，每个质点在不断地吸收和放
果二者相互靠近，观测到的频率 04 _变__大___；如果二者相互远离，观测到的
频率 05 _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
Байду номын сангаас
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。( × )
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
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 ＝14T 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。
解析
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( )
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＝Tλ＝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)2λ(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。
机械波的图像 Ⅱ
1．坐标轴：横坐标 x 表示在波的传播方向上各质点的 01 __平__衡__位__置____，
纵坐标 y 表示某一时刻各质点偏离平衡位置的 02 _位__移___。
2．意义：表示介质中的 03 __“__各__个__质__点__”____在“某一时刻”的位移。
3．图像(以简谐波为例)
答案
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。
解析
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
的关系为 f＝T1。
λ
4．波长、波速、频率和周期的关系：v＝ 04 __f_λ___＝ 05 _T__。
知识点
波的反射、折射 Ⅰ
1．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 01 __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 02 _折__射___。
2．机械波的分类
质点振动方向和波 分类
的传播方向的关系
形状
横波
06 __垂__直__
凹凸相间；有 07 __波__峰__、 08 __波__谷__
疏密相间；有 10 纵波 09 _在__同__一__条__直__线__上___ __密__部__、 11 _疏__部___
举例 绳波等 弹簧波、声波等
知识点
相同点
干涉和衍射是波特有的现象
知识点
多普勒效应 Ⅰ
1．定义：波源与观察者 01 __相__互__靠__近__或__者__相__互__远__离_____时，观察者接 收到的波的 02 _频__率___发生变化的现象叫作多普勒效应。
2．规律：波源的频率 03 _不__变___，只是观测到的波的频率发生变化。如
4．波的传播方向与质点振动方向的互判方法 方法解读
沿波的传播方向，“上坡”时质 “上下坡”
点向下振动，“下坡”时质点向 法
上振动
“同侧” 波形图上某点表示传播方向和振 法 动方向的箭头在图线同侧
将波形沿传播方向进行微小的平 “微平移”
移，再由对应同一x坐标的两波 法
形曲线上的点来判断振动方向
图像演示
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 cm B．这列波的波速为40 m/s，波长为8 m C．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
(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
项目 区别
名称
机械振动
机械波
运动 特点
机械振动是单个质点 机械波是介质中大量质点依次发
以平衡位置为中心所 生受迫振动而形成的“集体运动”
答案
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。
解析
考点细研 悟法培优
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，Tλ 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。
A．波源的振动周期为0.6 s B．经过0.1 s，质点a通过的路程为10 cm C．经过0.1 s，波沿传播方向前进2 cm D．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
解析 由图知，波长 λ＝8 cm＝0.08 m，由 v＝Tλ得，该波的周期 T＝vλ ＝0.4 s，故 A 错误；t＝0.1 s＝T4，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．应用 (1)可直接读取 04 __振__幅__A___、05 ___波__长__λ__，以及该时刻各质点偏离平 衡位置的 06 _位__移___。 (2)可确定该时刻各质点加速度的 07 _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 08 __振__动__方__向____，或结合某个质 点的振动方向确定波的 09 __传__播__方__向____。
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 05 __矢__量__和___。
3．波的干涉和衍射的比较
内容
波的衍射
波的干涉
07 _频__率__相__同__、__相__位__差__恒__定__、__振__动__方__向___
波可以绕过 06 _障__碍__物____ __相__同______的两列波叠加时，某些区域的
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。( √ )
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
情况 转化，总机械能守恒 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
解析 答案
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
知识点
波速、波长、频率(周期)及其关系 Ⅰ
1．波长 λ：在波的传播方向上，振动相位总是 01 _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 02 _介__质___本身的性质决定。
3．频率 f：由波源决定，等于波源的 03 ____“__各__个__质__点__”____；与周期
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： 03 __入__射__线___、 04 __反__射__线___、 05 __折__射__线___。
3．波的反射规律：反射线、法线与入射线在 06 ___同__一__平__面__内____，反 射线与入射线分居法线 07 _两__侧___，反射角 08 _等__于___入射角。