_新教材高中物理第三章机械波本章小结课件新人教版选择性必修第一册

3．同侧法 在波的图像上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点运动方 向，并在同一点沿水平方向画一个箭头表示波的传播方向，那么这两个 箭头总是在曲线的同侧，如图丙所示．若波向右传播，则P向下运动．
4．带动法 原理：先振动的质点带动邻近的后振动质点． 方法：在图像上靠近P点另找先振动的一点P′，若P′在P上方，则P向 上运动，若P′在P下方，则P向下运动，如图丁所示．
机
波的图像：描述某一时刻介质中各质点离开平衡位置的情况
械
波的干涉：频率相同的两列波叠加时，某些区域的
波
波 现的 象波 多的 普衍 勒振射 效幅： 应加波 ：大可 由、以 于某绕 波些过 源区障 和域碍 观的物 察振继 者幅续 之减传 间小播 有的 相现 对象 运动，
而使观察者接收到的频率发生变化的现象
第三章 机械波
本章小结
构建知识网络
形成：机械振动在介质中的传播
机 波的形成条件：波源振源、介质，二者缺一不可
械
特点：传播的是运动形式、能量、信息，质点不会波的传播方向垂直
波的分类纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上
波 描的 述物理量波周波速期长vTλ 或频率f关系v＝λf或v＝Tλ
3．振动加强点和减弱点的判断方法 (1)振幅判断法：正确理解加强点和减弱点．不能认为加强点的位移 始终最大，减弱点的位移始终最小，而应该是振幅增大的点为加强点， 其实这些点也在振动，位移可为零；振幅减小的点为减弱点．
(2)条件判断法：振动频率相同、振动情况完全相同的两波源产生的 波叠加时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的路程差为Δr，当Δr＝ 2k·2λ时为振动加强
公式v＝
λ T
＝λf可知，波长增大，则波可能发生明显衍射，故B正确；增
大障碍物的长度，则波不能发生明显衍射，故C错误；波源靠近障碍物
时，障碍物处的波长更短，衍射更加不明显，故D错误．
2．[物理观念](2020年宁德期末)两列频率相同的简谐横波振幅分别
为A1＝4 cm、A2＝3 cm，它们在某时刻的干涉图样如图所示，以波源
4．[科学思维](多选)(2021届淄博联考)图甲为一列简谐横波在某一
时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图像．从该时
刻起
()
A．经过0.1 s时，质点Q的运动方向沿y轴负方向 B．经过0.15 s，质点P沿x轴的正方向前进了3 m C．经过0.25 s时，质点Q的加速度大于质点P的加速度 D．经过0.35 s时，质点Q运动的路程大于质点P运动的路程 【答案】AD
点；当Δr＝(2k＋1)·2λ 时为振动减弱点(k＝0,1，2…)．若两波源振动 步调相反，则上述结论相反．
(3)现象判断法．若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，则该 点为加强点；若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点．
例3 如图所示，在水平面上有两个完全相同的振源S1和S2，在S1和 S2连线的中垂线上有a、b、c三点．已知在某一时刻两列波的波峰在a点 相遇，波谷在c点相遇，b为a、c连线的中点，如图所示，下列结论中正
波动是以振动为基础的一种运动形式，它研究的是波的传播方向上 参与波动的一系列质点的运动规律．因此机械波的形成就构成了本章的 重点，而形象的描绘机械波传播的波的图像是本章的难点．
1．[物理观念] (2021届日照名校联考)如图所示，当波源和障碍物都
静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射．下列措施可
()
A．这列波沿x轴正方向传播
B．t＝0时刻质点a沿y轴正方向运动
C．若此波遇到另一列简谐横波并发生
稳定的干涉现象，则该波所遇到的简谐横
波频率为1.25 Hz
D．x＝2 m处的质点的位移表达式为y＝0.4sin(2.5πt＋π) m
【答案】CD 【解析】由图读出波长λ＝4 m，则波的周期为T＝vλ＝45 s＝0.8 s，
由题，波传播的时间为t＝0.2 s＝T4 ，根据波形的平移可知，波的传播方
向沿x轴负方向，故A错误；波沿x轴负方向传播，由上下坡法可知t＝0
时质点a沿y轴负方向运动，故B错误；该波频率为f＝
1 T
＝
5 4
Hz＝1.25
Hz，发生稳定的干涉现象的条件为两列波的频率相同，故C正确；圆频
率为ω＝02.π8 rad/s＝2.5π rad/s，t＝0时刻x＝2 m处的质点正向y轴负方向
答案：D
典练素养提升
素养解读：学科核心素养是通过学科学习而逐渐形成的正确价值观 念、必备品格和关键能力．本章在机械振动的基础上学习波动的基础知 识．波动是振动在介质中的传播而形成的，是自然界中一种普遍的运动 形式．本章通过波的形成、波的描述、波的图像、波的传播规律、波的 反射、折射、干涉、衍射等现象来学习波的基础知识，了解波的特性， 为以后学习打下基础．
确的是
()
A．a、c两点是振动加强点，b点是振动减弱点
B．a点是振动加强点，c点是振动减弱点，b点
振动情况不确定
C．a、b、c三点的振幅都为零
D．a、c连线上所有点都为振动加强点
解析：两个完全相同的振源S1和S2，a、b、c三点在连线的中垂线 上，则a、b、c到两个波源的距离都相等，路程差都为零，三点的振动 都加强，但振动加强点也仍在周期性振动，故振幅并非都为零．故A、 B、C错误，D正确．
C．接收器在t＝2 s时才能接收到此波
D．若波源向x轴正方向运动，接收器接收到波的频率可能是9 Hz
解析：t＝0时，波刚好传播到x＝40 m处，由质点振动的滞后性可 以断定，x＝40 m处的质点的起振方向是向下的，这显然也是波源初始
时刻的振动方向，故A错误；由于T＝vλ＝0.1 s，f＝T1＝10 Hz，从t＝0开
归纳专题小结
专题1 由波的传播方向确定质点振动方向的方法 1．上下坡法 沿波的传播方向看，“上坡”的质点向下运动，“下坡”的质点向 上运动，简称“上坡下，下坡上”，如图甲所示．
2．微平移法 原理：波向前传播，波形也向前平移． 方法：作出经微小时间Δt后的波形，就知道了各质点经过Δt时间到 达的位置，此刻质点振动方向也就知道了，如图乙所示．
S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波
谷(虚线)，下列说法正确的是
()
A．质点A的振幅是1 cm
B．质点C是振动减弱点
C．质点B此刻振动的速度为0
D．再过半个周期，质点D是振动加强点
【答案】C
【解析】两列频率相同的相干水波相遇时发生稳定的干涉，A是波 峰与波峰相遇点，是振动加强的，所以A点的振幅为A＝A1＋A2＝4 cm＋ 3 cm＝7 cm，故A错误；两列频率相同的相干水波相遇时发生稳定的干 涉，C点是波谷与波谷相遇点，是振动加强点，故B错误；B点是波峰与 波谷相遇点，是振动减弱的，所以质点B此刻振动的速度为0，故C正 确；质点D是振动减弱点，再过半个周期，仍是减弱点，故D错误．
运动，其位移表达式为y＝0.4sin(2.5πt＋π) m，故D正确．
6．[科学思维](2021届武汉名校期中)两列简谐波沿x轴相向而行，波 速均为v＝0.4 m/s，振幅均为A＝2 cm.两波源分别位于A、B处，t＝0时 的波形如图所示．M、N两质点的横坐标分别为x1＝0.40 m和x2＝0.45 m，在t＝3.25 s时，质点M、N的位移分别为多少？
能使波发生较为明显衍射的是
()
A．增大波源的振动频率
B．减小波源的振动频率
C．增大障碍物的长度
D．波源靠近障碍物运动
【答案】B
【解析】波发生明显衍射条件即为当波的波长大于障碍物尺寸或与
障碍物尺寸相差不多．增大波源的振动频率，由公式v＝
λ T
＝λf可知，波
长减小，则波不能发生明显衍射，故A错误；减小波源的振动频率，由
错误；经过0.35 s＝74T时，质点P运动的路程为7A，而质点Q运动的路程
大于7A，则质点Q运动的路程大于质点P运动的路程，D正确．
5．[科学思维](多选)(2021届天津东丽区模拟)一列简谐横波在t＝0时
刻的波形图如图中实线所示，从此刻起，经0.2 s波形图如图中虚线所
示，波传播的速度为5 m/s，下列说法正确的是
【答案】yM＝－2 cm yN＝－(2＋ 2) cm.
【解析】根据题意，λA＝0.2 m，λB＝0.4 m， 根据公式T＝vλ可得：TA＝0.5 s，TB＝1 s， t＝3.25 s＝123TA＝143TB， 该时刻MN附近的波动图像如图中虚线所示： 可得yM＝－2 cm，yN＝－(2＋ 2) cm.
因为λ>3.0 m，所以取n＝0或1， 当n＝0时，λ1＝16 m，波速v1＝λT1＝40 m/s， 当n＝1时，λ2＝3.2 m，波速v2＝λT2＝8.0 m/s.
答案：40 m/s或8.0 m/s
专题3 波的衍射、干涉问题的分析 1．波的衍射条件理解 波的衍射现象中要明确“障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差 不多”是发生明显衍射的条件，不是衍射能否发生的条件．衍射是无条 件发生的，不过在不满足以上条件时衍射现象不明显．
例1 在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波
速v＝200 m/s，已知t＝0时，波刚好传播到x＝40 m处，如图所示．在x
＝400 m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是
()
A．波源开始振动时方向沿y轴正方向
B．从t＝0开始经0.15 s，x＝40 m的质点
运动的路程为0.6 m
【解析】由P点的振动图像可知，该时刻质点P向下振动，可知波
沿x轴正向传播，经过0.1
s＝
1 2
T时，波向右传播半个波长，则质点Q的
运动方向沿y轴负方向，A正确；波在传播的过程中，质点不随波迁移，
B错误；经过0.25
s＝
5 4
T时，质点P到达负向最大位置，质点Q在平衡位
置上方向正向最大位移振动，则质点Q的加速度小于质点P的加速度，C
例2 如图所示是一列横波上A、B两质点的振动图像，该波由A向B 传播，两质点沿波的传播方向上的距离Δx＝4.0 m，波长大于3.0 m，求 这列波的波速．
解析：由振动图像可知，质点振动周期T＝0.4 s. 取t＝0时刻分析，质点A经平衡位置向上振动，质点B处于波谷， 设波长为λ，则Δx＝nλ＋41λ(n＝0,1,2,3，…)， 所以该波波长为λ＝44nΔ＋x1＝4n1＋6 1 m(n＝0,1,2,3…)
2．波的干涉的实质 (1)在稳定的干涉现象中，振动加强区和振动减弱区的空间位置是固 定不变的．振动加强区内质点的振幅等于两列波的振幅之和，振动减弱 区内的质点的振幅等于两列波的振幅之差．振动加强区和振动减弱区是 交替出现的． (2)振动加强和减弱指的是质点振动剧烈程度的差异也就是振幅大小 的区别，振动加强点的振幅大，振动减弱点的振幅小(特殊情况下振幅 可以为零，即质点不振动)．但它们的位移都随时间变化，某一时刻振 动加强点的位移不一定大于振动减弱点的位移．
始经0.15 s，x＝40 m处的质点振动了t＝32T，通过的路程为s＝32×4A＝
0.6
m，故B正确；此波传到接收器所需时间为Δt＝
Δvx＝
400－40 200
s＝1.8
s，故C错误；由多普勒效应可知，当波源向x轴正方向运动时，接收器
接收到波的频率会大于10 Hz，故D错误．
答案：B
专题2 振动图像与波的图像问题 1．由波的图像确定振动图像 给出波的图像，附加波的传播方向便可粗略画出任一质点的振动图 像(周期T未知)．如果能再给出波速便可准确确定出任一质点的振动图 像． 2．由振动图像确定波的图像 给出振动图像和波的传播方向，便可画出任一时刻的波形图；或是 给出两个质点的振动图像，加上两质点平衡位置的间距和波源方位，便 可画出多种情况下的波形图．
3．[科学思维](2021届江苏响水中学期中)一列简谐横波某时刻的波
形如图，比较介质中的三个质点a、b、c，则
()
A．此刻a的加速度最大
B．此刻b的速度最小
C．若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴负方
向运动
D．若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置
【答案】A
【解析】由波动图像可知，此时质点a位于波峰处，根据质点振动 特点可知，质点a的加速度最大，A正确；此时质点b位于平衡位置，所 以速度为最大，B错误；若波沿x轴正方向传播，由“同侧法”可知，质 点b向y轴正方向运动，C错误；若波沿x轴负方向传播，由“同侧法”可 知，a质点沿y轴负方向运动，c质点沿y轴正方向运动，所以质点c比质点 a先回到平衡位置，D错误．