2021高考一轮复习导学案第2节机械波

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2021版一轮复习名师导学物理课件：第14章第2节机械波

(2)物理意义：表示某个振动质点在各个时刻离开平衡位置的位移．
【理解巩固 4】 (多选)图甲为沿 x 轴传播的一列简谐横波在 t＝0.2 s 时刻的波形图，图乙为质点 B 的振动图象，下列说法正确的是( )
A．从 t＝0 到 t＝0.1 s，该波沿 x 轴正方向传播了 2 cm
B．从 t＝0 时，质点 A 的速度方向和加速度方向均沿 y 轴正方向
项 B 错误；在 0～0.3 s 内，即 34T 内，质点 A 运动的路程为 3 个振幅，即 3×8 cm＝24 cm＝0.24 m，选项 C 错误；在 t＝0.5 s 时，波沿 x 轴负方向传播了 5 cm，质点 Q 首次到达波峰位置，选项 D 正确．
[答案] AD
1.由波的图象可获取的信息 (1)波长． (2)各质点振动的振幅． (3)该时刻各质点的位移． (4)各质点的加速度方向． (5)若已知波的传播方向，就能确定各质点的速度方向．
(1)N、P 两点沿 x 轴方向的距离 x1； (2)M 点从开始振动起到 P 点第一次到达波峰的过程中，M 点运动的路程 L.
[解析] (1)波源 O 沿 y 轴负方向开始振动和 t1 时刻 N 点第一次出现在波谷的过程中，波形如图中虚线所示
则有
s＝
n＋3 4
λ，其中
n＝0，1，2，……
根据 3.2n<λ<4.5 m 可知，s 小于 3 个波长，则 n ＝2，可解得λ＝4 m
点起振的方向向上，则质点 11 开始振动时的方向也向
上，选项 A 错误；t＝T2时，质点 4 在平衡位置上方向下振动，质点 5 到达最高点，则质点 4 的速度方向向
下，选项 B 正确；在 t＝34T 时，质点 5 在平衡位置向下振动，质点 9 到达最高点，质点 8 在平衡位置上方向下振动，此时质点 8 运动的速度方向与加速度方向均向下；此时质点 7 也在平衡位置上方向下振动，其加速度正在减小，选项 C 正确，D 错误．

2021高考物理一轮复习第十四单元机械振动与机械波第2讲机械波学案新人教版

第2讲机械波考纲考情核心素养►机械波、横波和纵波Ⅰ►横波的图象Ⅱ►波速、波长和频率(周期)的关系Ⅰ►波的干涉和衍射现象Ⅰ►多普勒效应Ⅰ►机械波、横波、纵波、波长、频率、波速、波的干涉和衍射、多普勒效应.物理观念全国卷5年12考高考指数★★★★★►振动图象和波动图象的求解方法.科学思维知识点一机械波横波和纵波知识点二波速、波长和频率的关系1．波长λ：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离．2．频率f：与波源的振动频率相等．3．波速v：波在介质中的传播速度．4．波速与波长和频率的关系：v＝λf.知识点三波的图象1．坐标轴的意义：横坐标表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移．2．图象的物理意义：某一时刻介质中各质点相对平衡位置的位移．知识点四波的干涉和衍射现象多普勒效应1．波的干涉和衍射2.多普勒效应(1)条件：波源和观察者之间有相对运动．(2)现象：观察者感到频率发生变化．(3)实质：波源频率不变，观察者接收到的频率变化．1．思考判断(1)在机械波中各质点不随波的传播而迁移．( √)(2)通过波的图象可以找出任一质点在任意时刻的位移．( ×)(3)机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同．( √)(4)机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍．( ×)(5)波速表示介质中质点振动的快慢．( ×)(6)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象．( ×)2．(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( CD )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解析：波沿x 轴正方向传播，波形向右平移，可知P 点正沿y 轴正方向运动，A 错误；加速度总是与位移方向相反，所以加速度沿y 轴的负方向，B 错误；再过半个周期时P 点运动到关于x 轴对称的位置，位移为负值，C 正确；经过一个周期，质点通过的路程都为4A ，D 正确．3．(多选)以下关于波的衍射的说法，正确的是( CD ) 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：所有波都能发生衍射现象，当缝、孔或障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时，会发生明显的衍射现象，人通常讲话产生的声波的波长为1 m 左右，所以选项C 、D 正确．4．(多选)关于机械振动与机械波，下列说法正确的是( ADE ) A ．机械波的频率等于振源的振动频率 B ．机械波的传播速度与振源的振动速度相等 C ．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向D ．在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离E ．机械波在介质中传播的速度由介质本身决定解析：机械波的频率是振源的振动频率，故A 正确；机械波的传播速度与振源的振动速度无关，故B 错误；机械波分横波与纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方向在同一条直线上，故C 错误；由v ＝λT可知，在一个周期内沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离，故D 正确；机械波在介质中传播的速度由介质本身决定，故E 正确．5．(多选)下列关于两列波相遇时叠加的说法中正确的是( BCD ) A ．相遇之后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强 B ．相遇之后，两列波的振动情况与相遇前完全相同C ．在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别在该点引起的位移的矢量和D ．几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰E ．相遇之后，振动加强区域内质点的位移始终最大解析：两列波相遇时，每一列波引起的振动情况都保持不变，而质点的振动情况由两列波共同作用的结果决定，故A 错误，B 、C 正确；几个人在同一房间内说话，发出的声波在空间中相互叠加后，每列波的振幅和频率并不改变，所以声波传到人的耳朵后，仍能分辨出不同的人所说的话，故选项D 正确；两列波相遇后，振动加强区域内质点的振幅最大，振动的位移仍随时间发生周期性变化，故E 错误．考点1 波的形成与传播1．波的形成(1)机械振动在介质中的传播，形成机械波．(2)介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同．2．波的传播特点(1)当介质中有机械波传播时，质点本身并不随波迁移，只是在平衡位置附近往复运动，机械波向外传播的只是机械振动这种运动形式．(2)波在传播振动这种运动形式的同时，也将波源的能量传递出去．波是传播能量的一种重要方式．(3)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同．(4)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v ＝λT＝λf .如图所示，A 、B 、C 、D 、E 是均匀介质中x 轴上的五个点，相邻两点的间距为1 m ，一列简谐横波以5 m/s 的速度沿x 轴正方向传播，在t ＝0时刻到达质点A 处，质点A 由平衡位置开始竖直向下振动，其振幅为10 cm ，周期为0.8 s.(1)求该简谐波的波长；(2)画出t ＝0.6 s 时的波形图；(3)求自t ＝0时刻起到质点E 到达波峰所需的时间．【解析】 (1)λ＝vT ＝4 m. (2)t ＝0.6 s 时的波形图如图所示(3)波从A 传播到E 所用时间t 1＝T ＝0.8 s根据波的传播规律可知，从E 开始振动到E 点到达波峰所需时间为t 2＝nT ＋34T ＝(0.8n＋0.6) s ，n ＝0,1,2，…自t ＝0时刻起到质点E 到达波峰所需的时间为t 总＝t 1＋t 2＝(0.8n ＋1.4) s ，n ＝0,1,2，…【答案】 (1)4 m (2)如解析图所示 (3)(0.8n ＋1.4) s ，n ＝0,1,2，…1．(多选)一振动周期为T 、振幅为A 、位于x ＝0处的波源从平衡位置沿y 轴正方向开始做简谐振动．该波源产生的简谐横波沿x 轴正方向传播，波速为v ，传播过程中无能量损失．一段时间后，该振动传播至某质点P ，关于质点P 振动的说法正确的是( ABD )A ．振幅一定为AB ．周期一定为TC ．开始振动的方向沿y 轴正方向或负方向取决于它离波源的距离D ．若P 点与波源距离s ＝vT ，则质点P 的位移与波源的相同解析：由于没有能量损失，故P 与波源的振幅相同，A 正确；波在传播过程中周期不变，故B 正确；介质中所有质点开始振动的方向都与波源的起振方向相同，故C 错误；若P 与波源距离s ＝vT ，则质点P 与波源之间的距离为一个波长，故质点P 与波源的位移总是相同的，D 正确．2．(多选)如图是某绳波形成过程的示意图．质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2、3、4…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．t ＝14T 时，质点1到达最高位置，质点5刚要开始运动．下列说法正确的是( BD )A ．t ＝T 4时，质点5开始向下运动B ．t ＝T4时，质点3的加速度方向向下C ．从t ＝T2开始的一小段时间内，质点8的速度正在增大D ．在t ＝3T2时，1到17个质点刚好第一次构成一个标准的完整正弦图象解析：质点1为波源，波向右传播，t ＝T4时，质点5开始振动，振动方向向上；质点3的位移为正，故回复力向下，那么，加速度方向向下，故A 项错误，B 项正确；在t ＝T2时，质点8的振动和t ＝T4时，质点3的振动一致，故质点8向上振动，那么，速度减小，故C 项错误；在t ＝3T 2时，质点1在平衡位置向下振动，根据t ＝T4时的波形得到波长为16个质点间的距离，故在t ＝3T2时，1到17个质点刚好第一次构成一个标准的完整正弦图象，故D 项正确．考点2 波动图象题型1 波动图象的理解1．通过图象能直接得到的信息(1)直接读取振幅A 和波长λ，以及该时刻各质点的位移； (2)确定该时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小． 2．波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容图象“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(多选)如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，若已知这列波周期为1 s，则下列判断中正确的是( )A．这列波的振幅为0.8 cmB．这列波的波速为5 m/sC．图示时刻x＝2 m处的质点沿y轴正方向运动D．此后经半个周期时间质点P将向右迁移半个波长E．图示时刻x＝3 m处质点的加速度大小最大【解析】由图可知，波的振幅为0.8 cm，故A正确；由图可知，波长为4 m，故波速v＝λT＝4 m/s，故B错误；已知波沿x轴正方向传播，那么图示时刻x＝2 m处的质点沿y轴正方向运动，故C正确；质点P只在平衡位置上下振动，并不向右迁移，故D错误；图示时刻x＝3 m处质点在负向最大位移处，故回复力最大，加速度大小最大，故E正确．【答案】ACE3．(多选)波源在坐标原点上下振动，形成沿x轴正、负方向传播的两列简谐横波，t1＝0时刻的波形如图中实线所示，t2＝0.5 s时刻的波形如图中虚线所示，点P、Q是此时位于平衡位置的两个质点．下列说法正确的是( ACE )A ．t 1＝0时刻，波源的振动方向向下B ．t 2＝0.5 s 时刻，P 、Q 两质点的振动方向相反C ．波从波源分别向x 轴正、负方向传播的速度之比为4 3D ．t 3＝5.5 s 时刻，x ＝10 m 处的质点处于波峰位置E ．从t 2时刻起到x ＝10 m 处的质点第一次到达波峰，质点P 通过的路程为40 cm 解析：由题意可知，t 1＝0时刻，波源的振动方向向下，选项A 正确；t 2＝0.5 s 时刻，P 、Q 两质点的振动方向都向下，选项B 错误；由波形图可知，沿x 轴正方向传播的简谐横波，波长为4 m ，沿x 轴负方向传播的简谐横波，波长为3 m ，周期相等，由λ＝vT 可知，波从波源分别沿x 轴正、负方向传播的速度之比为43，选项C 正确；由Δt ＝0.5 s ＝T4，可得周期T ＝2 s ，则沿x 轴正方向传播的波的波速为2 m/s ，波从0时刻传播到x ＝10 m 处需要3 s ，t 3＝5.5 s 时刻，x ＝10 m 处的质点已经振动了54T ，即x ＝10 m 处的质点处在波谷位置，选项D 错误；t 2＝0.5 s 时刻，波峰在x ＝2 m 处，再经过2个周期波峰传播到x ＝10 m 处的质点，即x ＝10 m 处的质点第一次到达波峰，则质点P 走过的路程为8个振幅，即为8×5 cm ＝40 cm ，选项E 正确．题型2 振动图象和波动图象的综合应用振动图象波动图象研究对象一个振动质点沿波传播方向的所有质点研究内容某一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图象物理意义表示同一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移(续表)振动图象波动图象图象信息(1)某一质点振动周期(1)波长、振幅(2)某一质点振幅 (3)某一质点在各时刻的位移 (4)某一质点在各时刻速度、加速度的方向(2)任意一质点在该时刻的位移 (3)任意一质点在该时刻加速度的方向(4)传播方向、振动方向的互判图象变化随时间推移，图象延续，但已有形状不变随时间推移，图象沿传播方向平移一个完整曲线占横坐标的距离表示一个周期表示一个波长(2019·全国卷Ⅰ)(多选)一简谐横波沿x 轴正方向传播，在t ＝T2时刻，该波的波形图如图(a)所示，P 、Q 是介质中的两个质点．图(b)表示介质中某质点的振动图象．下列说法正确的是( )A ．质点Q 的振动图象与图(b)相同B ．在t ＝0时刻，质点P 的速率比质点Q 的大C ．在t ＝0时刻，质点P 的加速度的大小比质点Q 的大D ．平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图(b)所示E ．在t ＝0时刻，质点P 与其平衡位置的距离比质点Q 的大【解析】本题通过波动图象与振动图象考查波的传播规律．由于简谐横波沿x 轴正向传播，结合图(a)以及同侧法可知，t ＝T2时刻Q 质点沿y 轴正向振动，由图(b)振动图象可知，t ＝T 2时刻该质点沿y 轴负向振动，A 错误；由图(a)可知在t ＝T2时P 在波峰位置，结合波的传播方向可知在t ＝0时刻质点P 位于波谷，此时偏离平衡位置的位移仍然最大，速率为零，加速度最大，质点Q 仍位于平衡位置，偏离平衡位置位移为零，其振动方向与当前振动方向相反，即沿y 轴负向振动，速率最大，加速度为零，B 错误，C 、E 正确；由图(a)可知，t ＝T2时刻平衡位置在坐标原点的质点沿y 轴负向振动，与图(b)振动情况相同，D 正确．【答案】 CDE高分技法求解波的图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法．4．一列简谐横波在t ＝13 s 时的波形图如图(a)所示，P 、Q 是介质中的两个质点，图(b)是质点Q 的振动图象．求：(1)波速及波的传播方向； (2)质点Q 的平衡位置的x 坐标．解析：(1)由图(a)可以看出，该波的波长为λ＝36 cm ① 由图(b)可以看出，周期为T ＝2 s ② 波速为v ＝λT＝18 cm/s ③由图(b)知，当t ＝13 s 时，Q 点向上运动，结合图(a)可得，波沿x 轴负方向传播．(2)设质点P 、Q 平衡位置的x 坐标分别为x P 、x Q . 由图(a)知，x ＝0处y ＝－A2＝A sin(－30°)，因此x P ＝30°360°λ＝3 cm ④由图(b)知，在t ＝0时Q 点处于平衡位置，经Δt ＝13 s ，其振动状态向x 轴负方向传播至P 点处，由此及③式有x Q －x P ＝v Δt ＝6 cm ⑤由④⑤式得，质点Q 的平衡位置的x 坐标为x Q ＝9 cm.⑥答案：(1)18 cm/s 波沿x 轴负方向传播 (2)9 cm题型3 波的多解问题(多选)一列简谐横波由A 向B 传播，A 、B 两点相距x ＝12 m ，t ＝0时刻，波刚好传到B 点，之后A 、B 两点的振动图象如图所示．下列说法正确的是( )A ．波的频率为4 HzB ．波的周期为4 sC ．波长可能为24 mD ．波速可能为2 m/sE ．波源的起振方向沿y 轴正方向【解析】由振动图象可知，波的传播周期为T ＝4 s ，其频率为f ＝1T ＝14 Hz ＝0.25 Hz ，A 错误，B 正确；由题意可知A 、B 两点之间的距离应为半波长的奇数倍，即(2n ＋1)λ2＝12 m ，n ＝0、1、2、3…，则λ＝242n ＋1m ，n ＝0、1、2、3…，当n ＝0时，λ＝24 m ，C 正确；由波速和波的周期关系式得v ＝λT ＝62n ＋1m/s ，n ＝0、1、2、3…，当n ＝1时，v ＝2 m/s ，D 正确；由波的振动图象知t ＝0时，B 点的起振方向沿y 轴负方向，又波源的起振方向与各质点的起振方向一致，则波源的起振方向沿y 轴负方向，E 错误．【答案】 BCD高分技法造成波动问题多解的主要因素1周期性：①时间周期性：时间间隔Δt 与周期T 的关系不明确.②空间周期性：波传播距离Δx 与波长λ的关系不明确.2双向性：①传播方向双向性：波的传播方向不确定.②振动方向双向性：质点振动方向不确定.3波形的隐含性形成多解：在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态.这样，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性.5．(多选)如图所示为一列向左传播的简谐横波的图象，图中实线表示t 时刻的波形，虚线表示又经Δt ＝0.2 s 时刻的波形．已知波长为2 m ，下列说法正确的是( BCE )A ．波的周期的最大值为2 sB ．波的周期的最大值为29 sC ．波速的最小值为9 m/sD ．这列波不能发生偏振现象E ．这列波遇到直径d ＝1 m 的障碍物会发生明显的衍射现象解析：0.2 m ＝110 λ，因波向左传播，则由图象可知波向左传播的距离为⎝ ⎛⎭⎪⎫n ＋910λ(n ＝0,1,2，…)，所以0.2 s ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫n ＋910T (n ＝0,1,2，…)，n ＝0时，周期最大，最大值为T m ＝29 s ，波速最小，最小值为v min ＝λT m＝9 m/s ，选项A 错误，B 、C 正确；横波可以发生偏振现象，选项D 错误；因为障碍物的直径d ＝1 m<λ＝2 m ，则这列波遇到此障碍物可以发生明显的衍射现象，选项E 正确．考点3 波的干涉、衍射、多普勒效应题型1 波的干涉与波的叠加如图(a)，在xy 平面内有两个沿z 方向做简谐振动的点波源S 1(0,4)和S 2(0，－2)．两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示．两列波的波速均为 1.00 m/s.两列波从波源传播到点A (8，－2)的路程差为________m ，两列波引起的点B (4,1)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)，点C (0,0.5)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)．【解析】点波源S1(0,4)的振动形式传播到点A(8，－2)的路程为L1＝10 m，点波源S2(0，－2)的振动形式传播到点A(8，－2)的路程为L2＝8 m，两列波从波源传播到点A(8，－2)的路程差为ΔL＝L1－L2＝2 m．由于两列波的波源到点B(4,1)的路程相等，路程差为零，且t＝0时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点B时振动方向相反，引起的点B 处质点的振动相互减弱；由振动图线可知，波动周期为T＝2 s，波长λ＝vT＝2 m．由于两列波的波源到点C(0,0.5)的路程分别为3.5 m和2.5 m，路程差为1 m，而t＝0时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点C时振动方向相同，引起的点C处质点的振动相互加强．【答案】 2 减弱加强高分技法波的干涉现象中加强点、减弱点的判断某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr.5．(多选)如图所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x ＝－0.2 m和x＝1.2 m处，两列波的速度均为v＝0.4 m/s，两波源的振幅均为A＝2 cm.图示为t＝0时刻两列波的图象(传播方向如图所示)，此刻平衡位置处于x＝0.2 m和x＝0.8 m的P、Q两质点刚开始振动．质点M的平衡位置在x＝0.5 m处．关于各质点的运动情况，下列判断正确的是( ABE )A．两列波相遇后振幅仍然均为2 cmB．t＝1 s时刻，质点M的位移为－4 cmC．t＝1 s时刻，质点M的位移为＋4 cmD．t＝0.75 s时刻，质点P、Q都运动到质点M所处的位置E．质点P、Q的起振动方向都沿y轴负方向解析：两列波在相遇区域的传播保持各自的波长、频率、振幅不变，各质点的位移、速度等于两列波分别引起的位移、速度的矢量和，t＝0到t＝1 s，两列波的传播距离均为x＝vt＝0.4 m，两波相遇，且两列波在质点M所在处分别引起的位移均为y＝－2 cm，所以t＝1 s时刻质点M的位移为－4 cm，选项A、B正确，C错误；波传播过程中，各振动质点均在其平衡位置附近振动，不随波迁移，选项D错误；根据波的传播方向与质点振动方向的关系(“上下坡法”等)可确定，质点P、Q的起振方向都沿y轴负方向，选项E正确．题型2 波的衍射(多选)图中S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其中M板固定，N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水没有振动，为使A处水也能发生振动，可采用的方法是( )A．使波源的频率增大B．使波源的频率减小C．移动N使狭缝的间距增大D．移动N使狭缝的间距减小E．波沿直线传播，所以只要A、B的连线不被挡块挡住即可【解析】使狭缝满足发生明显衍射现象的条件即可，即将狭缝变小或将波长变大，B、D正确．【答案】BD高分技法对波的衍射的理解1波通过缝、小孔、障碍物都会发生衍射现象，但有现象是否明显的区别.2当狭缝、小孔或障碍物的尺寸比波长小，或和波长相差不多时，可以发生明显的衍射现象.题型3 多普勒效应(多选)一频率为600 Hz的声源以20 rad/s的角速度沿一半径为0.80 m 的圆周做匀速圆周运动，一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止，如图所示，下列判断正确的是( )A．观察者接收到汽笛在A点发出声音的频率大于600 HzB．观察者接收到汽笛在B点发出声音的频率等于600 HzC．观察者接收到汽笛在C点发出声音的频率等于600 HzD．观察者接收到汽笛在D点发出声音的频率等于600 HzE．观察者接收到汽笛在D点发出声音的频率小于600 Hz【解析】根据多普勒效应，当声源和观测者相向运动时，观测者接受的频率高于声源；当声源和观测者背向运动时，观测者接受的频率低于声源．把速度方向标出来，A点有接近的趋势，频率变大；C点有远离的趋势，频率变小；B、D点速度方向垂直，频率不变．故A、B、D项正确，C、E项错误．【答案】ABD高分技法对多普勒效应的理解1多普勒效应是由于观察者和波源间位置的变化而产生的，多普勒效应是波特有的现象.2当波源和观察者间距变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高.当波源和观察者间距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低.。

2021届高考物理一轮复习课件专题十四第2讲机械波

答案：CD
3.(多选)一简谐机械横波沿 x 轴正方向传播，波长为λ，周期为 T.t＝0 时刻的波形如图 14-2-2 甲所示，a、b 是波上的两个质点. 图乙是波上某一质点的振动图象. 下列说法中正确的是 ()
甲
乙
图 14-2-2
A.t＝0 时质点 a 的速度比质点 b 的大 B.t＝0 时质点 a 的加速度比质点 b 的大 C.图乙可以表示质点 a 的振动 D.图乙可以表示质点 b 的振动解析：质点在平衡位置处的振动速度是最大的，所以在零时刻 a 的速度小于 b 的速度，A 错误；而质点偏离平衡位置越远加速度越大，a 的加速度大于 b 的加速度，B 正确；根据波的图象“同侧法”可以判断在零时刻，b 在平衡位置且向下振动，D 正确，C 错误. 答案：BDLeabharlann 第2讲机械波考点 1 机械波
定义
①_机__械__振__动___在介质中的传播形成机械波
产生条件
(1)②___有__波__源_____；(2)③___有__介__质_____
介质中的质点受波源或邻近质点的驱动做④_受__迫___ 形成原因
振动
横波分类
纵波
振动方向与传播方向⑤__垂__直____的波，如绳波振动方向与传播方向⑥__平__行____的波，如声波
答案：C
【迁移拓展】(多选)已知波源的平衡位置在 O 点，t＝0 时刻开始做振幅为 50 cm 的简谐振动，频率为 20 Hz，发出一列横波沿 x 轴正方向传播，如图 14-2-6 所示为 P 点恰好开始振动时的波形，P、Q 两质点平衡位置坐标分别为 P(6,0)、Q(28,0)，则下列说法正确的是( )
图 14-2-5 A.此刻 a 的加速度最小 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 轴正方向运动 D.若波沿 x 轴负方向传播，a 比 c 先回到平衡位置

高三物理一轮复习优质学案1：12.2机械波

第2课时机械波『课前双基回扣』一、概念规律题组1．关于机械波的形成，下列说法中正确的是()A．物体做机械振动，一定产生机械波B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步C．参与振动的质点群有相同的频率D．机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递2．一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图1所示，a、b、c为三个质元，a 正向上运动．由此可知()A．该波沿x轴正方向传播B．c正向上运动C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置D．该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处3．一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时的波形如图2所示，质点A与质点B相距1 m，A点速度沿y轴正方向；t＝0.02 s时，质点A第一次到达正向最大位移处．由此可知()A．此波的传播速度为25 m/sB．此波沿x轴负方向传播C．从t＝0时起，经0.04 s，质点A沿波传播方向迁移1 mD．在t＝0.04 s时，质点B处在平衡位置，速度沿y轴负方向4．下面哪些应用是利用了多普勒效应()A．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理C．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况D．有经验的战士利用炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去二、思想方法题组5．一列横波某时刻的波形如图3所示，经过0.25 s图中P点第一次到达波峰的位置，此后再经0.75 s，P点的位移和速度可能是()A．位移是2 cm，速度为零B．位移是零，速度方向沿＋y的方向C．位移是－2 cm，速度为零D．位移是零，速度方向沿－y的方向6．如图4所示，位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波．若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则()图4A．f1＝2f2v1＝v2B．f1＝f2v1＝0.5v2C．f1＝f2v1＝2v2D．f1＝0.5f2v1＝v2『核心考点突破』一、波的形成及传播规律的应用1．波的形成及特点波源把自己的振动方式通过介质的质点由近及远的传播，就形成了波．(1)质点只在自己的平衡位置振动，并不随波的传播向前迁移；(2)介质中每个质点的起振方向都和波源的起振方向相同；(3)每个质点的振动周期都等于波的传播周期，质点振动一个周期波传播一个波长；(4)波传播的是波源的振动形式和能量，也能传递信息．2．波的传播方向与质点的振动方向的判断方法3.波长、波速和频率的关系(1)关系式：v＝λf(2)机械波的波速取决于介质，与波的频率无关．在同一均匀介质中，机械波的传播是匀速的．(3)机械波的频率取决于波源振动的频率，当波从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变．(4)在波的传播方向上，介质中各质点都做受迫振动，其频率都等于振源的振动频率．『例1』(2011·北京·16)介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点() A．它的振动速度等于波的传播速度B．它的振动方向一定垂直于波的传播方向C．它在一个周期内走过的路程等于一个波长D．它的振动频率等于波源的振动频率二、波动图象的应用振动图象和波的图象的比较『例2』(2011·重庆·17)介质中坐标原点O处的波源在t＝0时刻开始振动，产生的简谐波沿x轴正向传播，t0时刻传到L处，波形如图5所示．下列能描述x0处质点振动的图象是()三、波的多解性问题分析波的多解性原因分析：1．波的周期性：机械波在时间和空间上具有周期性．一方面，每经过一个周期T或nT，介质中的质点完成一次(或n次)全振动回到原来的状态，波形图线与原来的图线完全相同，这在传播时间与周期关系上形成多解，t＝nT＋Δt；另一方面，波形沿波的传播方向向前推进λ或nλ，在波形图上，相距λ、2λ、3λ、…、nλ的质点振动步调完全一致，后面的质点好象是前面质点振动情况的“复制”，这在传播距离与波长关系上形成多解x＝nλ＋Δx.2．波的传播方向的不确定性当只知波沿x轴传播时，往往有沿x轴正方向和负方向传播两种情况．3．介质中质点间距离与波长的关系的不确定性已知两质点平衡位置间的距离及某一时刻它们所在的位置，由于波的空间周期性，则两质点存在着多种可能波形．做这类题时，可先根据题意，在两质点间先画出最简波形，然后再作一般分析，从而写出两质点间的距离与波长关系的通式．『例3』(2010·镇江模拟)如图6所示的实线是某时刻的波形图象，虚线是经过0.2 s时的波形图象．求：(1)波传播的可能距离；(2)可能的周期(频率)；(3)可能的波速；(4)若波速是35 m/s，求波的传播方向；(5)若0.2 s小于一个周期时，求波传播的距离、周期(频率)、波速．[规范思维]四、波的叠加和干涉1．产生稳定干涉现象的条件：频率相同；有固定的相位差． 2．干涉区域内某点是振动加强点还是振动减弱点的充要条件： (1)最强：该点到两个波源的路程差是波长的整数倍，即Δs ＝nλ.(2)最弱：该点到两个波源的路程差是半波长的奇数倍，即Δs ＝λ2(2n ＋1)．3．加强点的位移变化范围：－|A 1＋A 2|～|A 1＋A 2|. 减弱点的位移变化范围：－|A 1－A 2|～|A 1－A 2|. 『例4』 (2010·新课标卷·33(2))波源S 1和S 2振动方向相同，频率均为4 Hz ，分别置于均匀介质中x 轴上的O 、A 两点处，OA ＝2 m ，如图7所示．两波源产生的简谐横波沿x 轴相向传播，波速为4 m/s.已知两波源振动的初始相位相同．求：(1)简谐横波的波长；(2)OA 间合振动振幅最小的点的位置．『课时效果检测』『基础演练』1．如图8所示是观察水面波衍射的实验装置，AC 和BD 是两块挡板，AB 是一个小孔，O 是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是( )A ．此时能明显观察到波的衍射现象B ．挡板前后波纹间距相等C ．如果将孔AB 扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D ．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显观察到衍射现象2．如图9所示，一个波源在绳的左端发生波甲，另一个波源在同一根绳的右端发生波乙，波速都等于1 m/s.在t＝0时刻，绳上的波形如图中的(a)所示，则根据波的叠加原理，下述正确的是()A．当t＝2 s时，波形如图(b)，t＝4 s时，波形如图(c)B．当t＝2 s时，波形如图(b)，t＝4 s时，波形如图(d)C．当t＝2 s时，波形如图(d)，t＝4 s时，波形如图(c)D．当t＝2 s时，波形如图(c)，t＝4 s时，波形如图(d)3．(2010·天津理综·4)一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图10所示，再经0.6 s，N点开始振动，则该波的振幅A和频率f为()图10A．A＝1 m，f＝5 HzB．A＝0.5 m，f＝5 HzC．A＝1 m，f＝2.5 HzD．A＝0.5 m，f＝2.5 Hz4．(2011·天津·7)位于坐标原点处的波源A沿y轴做简谐运动．A刚好完成一次全振动时，在介质中形成简谐横波的波形如图11所示，B是沿波传播方向上介质的一个质点，则()A ．波源A 开始振动时的运动方向沿y 轴负方向B ．此后的14周期内回复力对波源A 一直做负功C ．经半个周期时间质点B 将向右迁移半个波长D ．在一个周期时间内A 所受回复力的冲量为零5．(2009·四川高考)如图12所示为一列沿x 轴负方向传播的简谐横波，实线为t ＝0时刻的波形图，虚线为t ＝0.6 s 时的波形图，波的周期T>0.6 s ，则( )A ．波的周期为2.4 sB ．在t ＝0.9 s 时，P 点沿y 轴正方向运动C ．经过0.4 s ，P 点经过的路程为4 mD ．在t ＝0.5 s 时，Q 点到达波峰位置6．(2011·大纲全国·21)一列简谐横波沿x 轴传播，波长为1.2 m ，振幅为A.当坐标为x ＝0处质元的位移为－32A 且向y 轴负方向运动时，坐标为x ＝0.4 m 处质元的位移为32A.当坐标为x ＝0.2 m 处的质元位于平衡位置且向y 轴正方向运动时，x ＝0.4 m 处质元的位移和运动方向分别为( )A ．－12A 、沿y 轴正方向B ．－12A 、沿y 轴负方向C ．－32A 、沿y 轴正方向D ．－32A 、沿y 轴负方向 7．(2009·全国Ⅰ·20)一列简谐横波在某一时刻的波形图如图13甲所示，图中P 、Q 两质点的横坐标分别为x ＝1.5 m 和x ＝4.5 m ．P 点的振动图象如图乙所示．图13在下列四幅图中，Q 点的振动图象可能是( )8.(2009·广东·14)如图14为声波干涉演示仪的原理图．两个U形管A和B套在一起，A 管两侧各有一小孔．声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率________的波．当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅________；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅________．『能力提升』9．(2010·山东理综·37(1))渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位，已知某超声波的频率为1.0×105 Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图15所示．(1)从该时刻开始计时，画出x＝7.5×10－3m处质点做简谐运动的振动图象(至少一个周期)．(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用的时间为4 s，求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动)．10．一列简谐横波沿直线传播，在波的传播方向上有P 、Q 两个质点，它们相距0.8 m ．当t ＝0时，P 、Q 两点的位移恰好是正最大值，且P 、Q 间只有一个波谷．当t ＝0.6 s 时，P 、Q 两点正好处于平衡位置，且P 、Q 两点只有一个波峰和一个波谷，且波峰距Q 点的距离第一次为0.2 m ．求：(1)波由P 传至Q ，波的周期； (2)波由Q 传至P ，波的速度；(3)波由Q 传至P ，从t ＝0时开始观察，哪些时刻P 、Q 间(P 、Q 除外)只有一个质点的位移大小等于振幅．『答案』『课前双基回扣』1．BC 2.AC 3.AB 4.ABD5．BD [若波向左传播，P 点此时向上运动，且经Δt 1＝0.25 s ＝T4，P 第一次到波峰，可推知再经Δt 2＝0.75 s ＝34T ，P 在平衡位置向上运动．若波向右传播，P 点此时向下运动．经Δt 1′＝0.25 s ＝34T.P 第一次到波峰，可知再经Δt 2′＝0.75 s ＝3×34T ，P 在平衡位置向下运动．由此可知选项B 、D 正确．] 6．C [介质Ⅰ、Ⅱ中波的振源相同，所以两列波的频率相同，f 1＝f 2，由图象知λ1＝2λ2，又因为v ＝λf ，所以v 1＝2v 2，选项C 正确．]思维提升1．机械波产生的条件：振源和介质，有波动一定有振动．波的频率决定于振源．2．v ＝λf ＝λ/T.波速决定于介质，波长由介质和波源共同决定．3．简谐波图象是正弦或余弦曲线，表示在波的传播方向上，介质中质点在某一时刻相对各自平衡位置的位移．4．波的干涉和衍射现象都是波特有的现象．5．多普勒效应：波源的频率不变，只是观察者接收到的波的频率发生变化．如果二者相互接近，观察者接收到的频率变大；如果二者相互远离，观察者接收到的频率变小．『核心考点突破』例 1 D [机械波在传播过程中，振动质点并不随波迁移，只是在各自的平衡位置附近做简谐运动，选项A 、C 错误．机械波可能是横波，也可能是纵波，故振动质点的振动方向不一定垂直于波的传播方向，选项B 错误．振动质点的振动是由波源的振动引起的，故质点的振动频率等于波源的振动频率，选项D 正确．][规范思维] 掌握振动与波动的区别和联系是正确解答本题的关键．注意“一同三不同”，即振动的周期或频率与波动的周期或频率相同；振动的方向与波动的方向不同；振动的速度与波动的速度不同；振动的路程与波动路程不同．例2 C [由波动图象可知t 0时刻x 0处质点正向下振动，下一时刻质点纵坐标将减小，排除B 、D 选项．x 0处质点开始振动时的振动方向向下，故选项A 错误，选项C 正确．][规范思维] 本题考查振动图象与波动图象的相互转换问题，应从波的图象和题意中提炼出以下三点信息：①波传到x 0之前，x 0处的质点不振动．②所有质点的起振方向都向下．③t 0时刻x 0处的质点正向下振动．例3 见解析解析 (1)波的传播方向有两种可能：向左传播或向右传播．向左传播时，传播的距离为x ＝nλ＋3λ/4＝(4n ＋3) m (n ＝0,1,2，…)向右传播时，传播的距离为x ＝nλ＋λ/4＝(4n ＋1) m (n ＝0,1,2，…)(2)向左传播时，传播的时间为t ＝nT ＋3T/4得：T ＝4t/(4n ＋3)＝0.8/(4n ＋3) (n ＝0,1,2，…)向右传播时，传播的时间为t ＝nT ＋T/4得：T ＝4t/(4n ＋1)＝0.8/(4n ＋1)(n ＝0,1,2，…)(3)计算波速，有两种方法：v ＝x/t 或v ＝λ/T向左传播时，v ＝x/t ＝(4n ＋3)/0.2＝(20n ＋15) m/s.或v ＝λ/T ＝4(4n ＋3)/0.8＝(20n ＋15) m/s.(n ＝0,1,2，…)向右传播时，v ＝x/t ＝(4n ＋1)/0.2＝(20n ＋5) m/s.或v ＝λ/T ＝4(4n ＋1)/0.8＝(20n ＋5) m/s.(n ＝0,1,2，…)(4)若波速是35 m/s ，则波在0.2 s 内传播的距离为x ＝vt ＝35×0.2 m ＝7 m ＝134λ，所以波向左传播． (5)若0.2 s 小于一个周期，说明波在0.2 s 内传播的距离小于一个波长．则：向左传播时，传播的距离x ＝3λ/4＝3 m ；传播的时间t ＝3T/4得：周期T ＝0.267 s ；波速v ＝15 m/s.向右传播时，传播的距离为λ/4＝1 m ；传播的时间t ＝T/4得：周期T ＝0.8 s ；波速v ＝5 m/s.[规范思维] 解答此类问题，首先要考虑波传播的“双向性”，例如：nT ＋14T 时刻向右传播的波形和nT ＋34T 时刻向左传播的波形相同．其次要考虑波传播的“周期性”，时间、传播距离都要写成周期、波长的整数倍加“零头”的形式．例4 见解析解析 (1)设波长为λ，频率为f ，则v ＝λf ，代入已知数据，得λ＝1 m.(2)以O 为坐标原点，设P 为OA 间的任意一点，其坐标为x ，则两波源到P 点的波程差为Δl ＝x －(2－x)，0≤x≤2.其中x 、Δl 以m 为单位．合振动振幅最小的点的位置满足Δl ＝(k ＋12)λ，k 为整数解得：x ＝0.25 m ，0.75 m ，1.25 m ，1.75 m.思想方法总结1．(1)由波的图象判断该时刻某质点的振动方向：波的图象表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移．沿简谐横波的传播方向，将波分为上坡段和下坡段，则位于上坡段的质点向下振，位于下坡段的质点向上振，即“上坡下振”，“下坡上振”．(2)波长、频率和波速的关系：v ＝λf.另外，v ＝λ/T ＝Δx/Δt.2．对于已知波动图象和波的传播方向上某质点的振动图象的问题，往往是从波动图象上能读出波长，从振动图象上能读出周期，从而可以计算出波的传播速度；再根据某质点的振动图象上所描述的波动的图象对应的时刻的质点的振动方向，就能确定该波的传播方向．3．解决波动图象中的多解问题的一般思路：(1)分析出造成多解的原因．①波动图象的周期性，如由Δx ＝nλ＋x ，Δt ＝nT ＋t ，求v 出现多解．②波传播的双向性．(2)由λ＝vT 进行计算，若有限定条件，再进行讨论．『课时效果检测』1．ABC 2.D 3.D 4.ABD 5.D 6.C 7.BC8．相同等于零等于原来声波振幅的两倍9．(1)见解析图 (2)3 000 m解析 (1)因为超声波的频率为f ＝1.0×105 Hz ，所以质点振动周期T ＝1f＝10－5 s ，x ＝ 7．5×10－3 m 处质点图示时刻处于波谷，所以可画出该质点做简谐运动的图象如右图所示．(2)因为超声波的频率为f ＝1.0×105 Hz ，由波的图象可知超声波的波长λ＝15×10－3 m ，由v ＝λf 可得超声波的速度v ＝λf ＝15×10－3×1.0×105 m/s ＝1 500 m/s所以鱼群与渔船间的距离x ＝vt 2＝1 500×42m ＝3 000 m. 10．见解析解析由题意λ＝0.8 m(1)若波由P 传至Q ，由t ＝0.6 s ＝34T ，解得T ＝0.8 s.(2)若波由Q 传至P ，则t ＝0.6 s ＝14T ，解得T ＝2.4 s ，波速v ＝0.82.4m/s ＝0.33 m/s. (3)若波由Q 传至P ，则T ＝2.4 s ，从t ＝0时刻开始，每经过半个周期，P 、Q 间只有一个质点的位移大小等于振幅，即t ＝nT/2＝1.2n s ，式中n ＝0,1,2,3，….易错点评1．波的干涉和衍射现象都是波特有的现象，但它们的产生的条件不同，现象也不同．要产生稳定的干涉，需要频率相同的两列波相遇．而要发生明显的衍射现象，需要障碍物或孔(缝)的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小．2．波动问题往往具有多解性，或因时间的周期性，或因空间的周期性，或因波的传播方向不固定．某些同学往往考虑不全，造成失误，比如第10题．3．对于波动和振动的综合性问题，把图象看错，符号不明意义，从波动图象想象不出振动过程是常见误区．。

2021高考人教版物理一轮复习讲义：第14章第2讲机械波 (含解析)

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Ⅰ1．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。

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06垂直凹凸相间；有07波峰、08波谷绳波等纵波09在同一条直线上疏密相间；有10密部、11疏部弹簧波、声波等知识点机械波的图象Ⅱ1．坐标轴：01平衡位置，纵轴表示该时刻各质点偏离各02位移。

2．意义：03平衡位置的位移。

3．图象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各自平衡位置的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。

知识点波速、波长、频率(周期)及其关系Ⅰ1．波长λ：在波动中，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振动频率；与周期的关系为f＝1 T。

4．波长、波速、频率和周期的关系：v＝04λf＝05λT。

知识点波的干涉和衍射Ⅰ1．波的独立传播原理01彼此穿过，仍然保持各自的运动特征，即各自的波长、频率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，03重叠的区域里，介质的质点04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)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定义波可以绕过06障碍物继续传播的现象07频率相同的两列波叠加，某些区域的振幅08加大、某些区域的振幅减小的现象现象波偏离09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、孔或障碍物的尺寸跟波长10相差不多或者11比波长小必要条件：两列波的12频率相同，相位差保持不变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：由于波源和观察者之间有01相对运动，使观察者接收到的波的02频率发生变化的现象叫多普勒效应。

2021高三物理人教版一轮学案：第十三章第2讲机械波 Word版含答案

姓名，年级：时间：第2讲机械波ZHI SHI SHU LI ZI CE GONG GU知识梳理·自测巩固知识点1 机械波1．机械波的形成条件（1)有发生机械振动的波源.(2）有传播介质，如空气、水等。

2．传播特点(1）机械波传播的只是振动的__形式__和__能量__,质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波__迁移__.(2）介质中各质点的振幅相同,振动周期和频率都与__波源的__振动周期和频率相同.(3)一个周期内,质点完成一次全振动，通过的路程为__4A__，位移为零.3．机械波的分类(1）横波：质点的振动方向与波的传播方向相互__垂直__的波，有__波峰__（凸部)和__波谷__（凹部)。

(2）纵波:质点的振动方向与波的传播方向在__同一直线__上的波,有__密部__和__疏部__。

知识点2 横波的图象1．横波的图象（1)坐标轴：横轴表示各质点的__平衡位置__，纵轴表示该时刻各质点的__位移__.(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开__平衡位置__的位移。

（3)图象(4)应用①直接读取__振幅A__和__波长λ__，以及该时刻各质点的__位移__。

②确定某时刻各质点加速度和速度的__方向__，并能比较大小。

③结合波的传播方向可确定各质点的__振动方向__或由各质点的振动方向确定波的__传播方向__.2．波长、波速、频率及其关系（1)波长λ：在波动中，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__振动频率__。

（4）波长、波速和频率的关系①v＝__λf__；②v＝__错误!__.知识点3 波特有的现象1．波的叠加：观察两列波的叠加过程可知：几列波相遇时,每列波都能够保持各自的状态继续传播而不__互相干扰__，只是在重叠的区域里，质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的__位移的矢量和__。

2021版高考物理(基础版)一轮复习学案：第十四章 2 第二节机械波 Word版含答案

第二节机械波[学生用书P276]【基础梳理】提示：波源介质振动形式随波迁移相同垂直在同一直线上平衡位置位移平衡位置λf相同加强减弱波长不变发生变化增大减小等于【自我诊断】1．判一判(1)在机械波的传播中，各质点随波的传播而迁移．()(2)机械波的频率等于振源的振动频率．()(3)机械波的传播速度与振源的振动速度相等．()(4)质点振动的方向总是垂直于波传播的方向．()(5)在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离．()(6)机械波在介质中传播的速度由介质本身决定．()提示：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√(6)√2．做一做(1)如图是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源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)；S1的振幅A1＝4 cm，S2的振幅A2＝3 cm，则下列说法正确的是()A．质点D是振动减弱点B．质点A、D在该时刻的高度差为14 cmC．再过半个周期，质点B、C是振动加强点D．质点C的振幅为1 cmE．质点C此刻以后将向下振动提示：选BDE.由图象可知，D点为两波谷相遇，是加强点，A错误；此时A点在加强后的最高点，D点在加强后的最低点，由合成叠加关系可知A、D的高度差为14 cm，B正确；由于两波的频率相等，叠加后会形成稳定的干涉图象，所以A、D点始终是加强点，B、C点始终是减弱点，C错误；质点C为减弱点，振幅为两振幅之差，为1 cm，D正确；由题意可知此时质点C将向下振动，E正确．(2)(2020·云南昆明质检)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4 m/s.某时刻波形如图所示，下列说法不正确的是()A．这列波的振幅为4 cmB．这列波的周期为1 sC．这列波的波长为8 mD．此时x＝4 m处质点沿y轴负方向运动E．此时x＝4 m处质点的加速度为0提示：选ABD.由题图可得，这列波的振幅为2 cm，A错误；由题图得，波长λ＝8 m，由T＝λv得T＝2 s，B错误，C正确；由波动与振动的关系得，此时x＝4 m处质点沿y轴正方向运动，且此质点正处在平衡位置，故加速度a＝0，D错误，E正确．波的形成、传播与图象[学生用书P277]【知识提炼】1．机械波的传播特点(1)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同．(2)介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同．(3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可能改变，但频率和周期都不会改变．(4)波经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以v ＝λT ＝λf. 2．波的图象特点(1)质点振动nT(波传播nλ)时，波形不变．(2)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)λ2(n＝0，1，2，3…)时，它们的振动步调总相反．(3)波源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．3．波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容图象“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(2018·高考全国卷Ⅲ)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0和t＝0.20 s时的波形分别如图中实线和虚线所示．已知该波的周期T＞0.20 s．下列说法正确的是()A ．波速为0.40 m/sB ．波长为0.08 mC ．x ＝0.08 m 的质点在t ＝0.70 s 时位于波谷D ．x ＝0.08 m 的质点在t ＝0.12 s 时位于波谷E ．若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s ，则它在该介质中的波长为0.32 m [解析] 根据波形图可知，波长λ＝16 cm ＝0.16 m ，B 错误；根据t ＝0时刻和t ＝0.20 s 时刻的波形图和该波的周期T >0.20 s 可知，该波的周期T ＝0.40 s ，波速v ＝λT ＝0.40 m/s ，A正确；简谐波沿x 轴正方向传播，x ＝0.08 m 的质点在t ＝0时刻沿y 轴正方向振动，在t ＝0.70 s 时位于波谷，在t ＝0.12 s 时位于y >0的某位置(不是位于波谷)，C 正确，D 错误；若此波传入另一介质中，周期T 不变，其波速变为v ′＝0.80 m/s ，由λ′＝v ′T 可得它在该介质中的波长为λ′＝0.80×0.4 m ＝0.32 m ，E 正确．[答案] ACE【迁移题组】迁移1 对波形图的理解1．一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a 、b 、c ，则( )A ．此刻a 的加速度最小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 轴正方向运动D ．若波沿x 轴负方向传播，a 比c 先回到平衡位置解析：选C.根据a ＝kym ，此刻a 的加速度最大，A 错误；此刻b 在平衡位置，速度最大，B 错误；若波沿x 轴正方向传播，根据“下坡上行”方法判断，此刻b 向y 轴正方向运动，C 正确；若波沿x 轴负方向传播，根据“下坡上行，上坡下行”方法判断，此刻a 、c 向平衡位置运动，a 离平衡位置较远，所以a 比c 后回到平衡位置，D 错误．迁移2 波的传播方向与质点振动方向之间的关系判断2．如图为一列沿x 轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图，质点P 的振动周期为0.4 s ．求该波的波速并判断P 点此时的振动方向．解析：由题图知波的波长λ＝1.0 m，又周期T＝0.4 s，则该波的波速v ＝λT＝2.5 m/s，波向x轴正方向传播，根据靠近振源的质点带动后面的质点振动，可以判断P点沿y轴正方向振动．答案：2.5 m/s沿y轴正方向振动图象和波动图象的综合应用[学生用书P278]【知识提炼】振动图象波动图象研究对象一个振动质点沿波传播方向的所有质点研究内容某一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图象物理意义表示同一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移图象信息(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)某一质点在各时刻的位移(4)各时刻速度、加速度的方向(1)波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度的方向(4)传播方向、振动方向的互判图象变化随时间推移图象延续，但已有形状不变随时间推移，图象沿传播方向平移一个完整曲线占横表示一个周期表示一个波长坐标的距离【典题例析】(2018·高考全国卷Ⅰ)一列简谐横波在t ＝13s 时的波形图如图(a)所示，P 、Q 是介质中的两个质点．图(b)是质点Q 的振动图象．求(1)波速及波的传播方向； (2)质点Q 的平衡位置的x 坐标．[解析] (1)由图(a)可以看出，该波的波长为λ＝36 cm ①由图(b)可以看出，周期为T ＝2 s ② 波速为v ＝λT＝18 cm/s ③由图(b)知，当t ＝13 s 时，Q 点向上运动，结合图(a)可得，波沿x 轴负方向传播．(2)设质点P 、Q 平衡位置的x 坐标分别为x P 、x Q .由图(a)知，x ＝0处y ＝－A2＝A sin(－30°)，因此x P ＝30°360°λ＝3 cm ④由图(b)知，在t ＝0时Q 点处于平衡位置，经Δt ＝13 s ，其振动状态向x 轴负方向传播至P 点处，由此及③式有x Q －x P ＝v Δt ＝6 cm ⑤由④⑤式得，质点Q 的平衡位置的x 坐标为 x Q ＝9 cm. [答案] 见解析【迁移题组】迁移1 由波动图象确定质点的振动图象1．如图所示，甲为t ＝1 s 时某横波的波形图象，乙为该波传播方向上某一质点的振动图象，距该质点Δx ＝ 0.5 m 处质点的振动图象可能是( )解析：选A.根据波形图象可得波长λ＝2 m ，根据振动图象可得周期T ＝2 s ．两质点之间的距离Δx ＝0.5 m ＝14λ.根据振动和波动之间的关系，则另一质点相对该质点的振动延迟14T ，如解析图甲所示，或者提前14T ，如解析图乙所示．符合条件的只有选项A.迁移2 由振动图象确定波动图象2．一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9 m 的a 、b 两质点的振动图象如图所示．下列描述该波的图象可能的是( )解析：选AC.根据y －t 图象可知，a 、b 两质点的距离为nλ＋14λ或nλ＋34λ，即nλ＋14λ＝9 m 或nλ＋34λ＝9 m(n ＝0，1，2，3，…)解得波长λ＝364n ＋1 m 或λ＝364n ＋3 m ．即该波的波长λ＝36 m 、7.2 m 、4 m …或λ＝12 m 、367 m 、3611 m …选项A 、B 、C 、D 的波长分别为4m 、8 m 、12 m 、16 m ，故A 、C 正确，B 、D 错误．迁移3 振动和波动情况的综合分析3．(2019·高考全国卷Ⅰ)一简谐横波沿x 轴正方向传播，在t ＝T2时刻，该波的波形图如图(a)所示，P 、Q 是介质中的两个质点．图(b)表示介质中某质点的振动图象．下列说法正确的是( )A ．质点Q 的振动图象与图(b)相同B ．在t ＝0时刻，质点P 的速率比质点Q 的大C ．在t ＝0时刻，质点P 的加速度的大小比质点Q 的大D ．平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图(b)所示E ．在t ＝0时刻，质点P 与其平衡位置的距离比质点Q 的大解析：选CDE.t ＝T2时刻，题图(b)表示介质中的某质点从平衡位置向下振动，而题图(a)中质点Q 在t ＝T2时刻从平衡位置向上振动，平衡位置在坐标原点的质点从平衡位置向下振动，所以质点Q 的振动图象与题图(b)不同，平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如题图(b)所示，A 错误，D 正确；在t ＝0时刻，质点P 处在波谷位置，速率为零，与其平衡位置的距离最大，加速度最大，而质点Q 运动到平衡位置，速率最大，加速度为零，即在t ＝0时刻，质点P 的速率比质点Q 的小，质点P 的加速度比质点Q 的大，质点P 与其平衡位置的距离比质点Q 的大，B 错误，C 、E 正确．(1)由波动图象和某一质点的振动图象判断波的传播规律的方法①首先根据横轴是长度还是时间分清哪一个是波动图象，哪一个是振动图象，注意各个质点振动的周期和振幅相同．②从确定的振动图象中可以找出某质点在波动图象中某一时刻的振动方向，根据该点振动方向确定波的传播方向．(2)求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法波的多解问题[学生用书P279]【知识提炼】1．造成波动问题的多解的三大因素周期性(1)时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确(2)空间周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确双向性(1)传播方向双向性：波的传播方向不确定(2)振动方向双向性：质点振动方向不确定波形的隐含性问题中，只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处隐含状态，波形就有多种情况一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δt或Δx，若此关系为时间，则t＝nT＋Δt(n＝0，1，2…)；若此关系为距离，则x＝nλ＋Δx(n＝0，1，2…)．【典题例析】甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播，波速均为v＝25 cm/s.两列波在t＝0时的波形曲线如图所示．求：(1)t＝0时，介质中偏离平衡位置位移为16 cm的所有质点的x坐标；(2)从t＝0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为－16 cm的质点的时间．[解析] (1)t ＝0时，在x ＝50 cm 处两列波的波峰相遇，该处质点偏离平衡位置的位移为16 cm.两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16 cm.从图线可以看出，甲、乙两列波的波长分别为λ1＝50 cm ，λ2＝60 cm ①甲、乙两列波波峰的x 坐标分别为 x 1＝50＋k 1λ1，k 1＝0，±1，±2，…② x 2＝50＋k 2λ2，k 2＝0，±1，±2，…③由①②③式得，介质中偏离平衡位置位移为16 cm 的所有质点的x 坐标为 x ＝(50＋300n ) cm(n ＝0，±1，±2，…)．④(2)只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为－16 cm.t ＝0时，两列波波谷间的x 坐标之差为Δx ′＝⎣⎡⎦⎤50＋（2m 2＋1）λ22－⎣⎡⎦⎤50＋（2m 1＋1）λ12⑤ 式中，m 1和m 2均为整数．将①式代入⑤式得 Δx ′＝10×(6m 2－5m 1)＋5由于m 1、m 2均为整数，相向传播的波谷间的距离最小为 Δx ′0＝5 cm从t ＝0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为－16 cm 的质点的时间为t ＝Δx ′02v代入数值得：t ＝0.1 s.[答案] (1)x ＝(50＋300n ) cm(n ＝0，±1，±2，…) (2)0.1 s【迁移题组】迁移1 周期性造成的多解问题1．一列简谐横波沿x 轴的正向传播，振幅为2 cm ，周期为T ，已知在t ＝0时刻波上相距40 cm 的两质点a 、b 的位移都是1 cm ，但运动方向相反，其中质点a 沿y 轴负向运动．如图所示，下列说法正确的是( )A ．该列简谐横波波长可能为150 cmB ．该列简谐横波波长可能为12 cmC ．当质点b 的位移为＋2 cm 时，质点a 的位移为负D ．在t ＝5T 12时刻，质点b 速度最大E ．质点a 、质点b 的速度始终大小相等，方向相反解析：选BCD.根据题意，质点a 、b 在波的图象中的位置可能情况如图所示．有⎝⎛⎭⎫λ2×23＋kλ＝0.4 m ，可得λ＝ 1.23k ＋1m ，其中k 为大于等于0的整数，波长最长为1.2 m ，A 错误；当k ＝3时，λ＝12 cm ，B 正确；质点b 再经过16T 时间位移为＋2 cm(波峰位置)，质点a 再经过112T 到平衡位置，之后再经过14T 到波谷位置，C 正确；再经过512T 质点b 经过平衡位置，速度最大，D 正确；两质点平衡位置间的距离等于半个波长的奇数倍时才会总是速度等大反向，而a 、b 两质点平衡位置间的距离不等于半个波长的奇数倍，E 错误．迁移2 传播方向不确定带来的多解问题2．(2019·高考天津卷)一列简谐横波沿x 轴传播，已知x 轴上x 1＝1 m 和x 2＝7 m 处质点的振动图象分别如图1、图2所示，则此列波的传播速率可能是( )A ．7 m/sB ．2 m/sC ．1.2 m/sD ．1 m/s 解析：选BC.由两质点的振动图象可知，t ＝0时刻，x 1＝1 m 处的质点处在平衡位置向下运动，x 2＝7 m 处的质点位于波峰处，该波的传播周期为T ＝4 s ．若该简谐横波沿x 轴正方向传播，则两质点间的距离为(n ＋14)λ＝6 m(n ＝0、1、2、…)，则λ＝244n ＋1m ，由波速的公式得v ＝λT ＝64n ＋1m/s(n ＝0、1、2、…)，n ＝0时，v ＝6 m/s ；n ＝1时，v ＝1.2 m/s ；n ＝2时，v ＝23 m/s ，C 正确．若该简谐横波沿x 轴负方向传播，则两质点间的距离为(n ＋34)λ＝6 m(n ＝0、1、2、…)，则λ＝244n ＋3m ，由波速的公式得v ＝λT ＝64n ＋3 m/s(n ＝1、2、…)，n ＝0时，v ＝2 m/s ；n ＝1时，v ＝67 m/s ，B 正确，A 、D 错误．波的多解问题的一般思路(1)根据初、末两时刻的波形确定传播距离与波长的关系通式．(2)根据题设条件判断是唯一解还是多解． (3)根据波速公式v ＝Δx Δt或v ＝λT ＝λf 求波速． (4)一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δt 或Δx ，若此关系为时间t ＝nT ＋Δt (n ＝0，1，2，3，…)或此关系为距离x ＝nλ＋Δx (n ＝0，1，2，3，…)，可找到周期或波长的表达式．波的干涉和衍射多普勒效应[学生用书P280]【知识提炼】1．波的干涉中振动加强点和减弱点的判断：某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr .(1)当两波源振动步调一致时若Δr ＝nλ(n ＝0，1，2，…)，则振动加强；若Δr ＝(2n ＋1)λ2(n ＝0，1，2，…)，则振动减弱． (2)当两波源振动步调相反时若Δr ＝(2n ＋1)λ2(n ＝0，1，2，…)，则振动加强；若Δr ＝nλ(n ＝0，1，2，…)，则振动减弱．2．多普勒效应的成因分析(1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数．当波以速度v 通过观察者时，时间t 内通过的完全波的个数为N ＝v t λ，因而单位时间内通过观察者的完全波的个数，即接收频率．(2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率变大，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率变小．【跟进题组】1．(2019·高考全国卷Ⅲ)水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上．振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源．两波源发出的波在水面上相遇，在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样．关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是()A．不同质点的振幅都相同B．不同质点振动的频率都相同C．不同质点振动的相位都相同D．不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E．同一质点处，两列波的相位差不随时间变化解析：选BDE.在波的干涉实验中，质点在振动加强区的振幅是两列波振幅之和，质点在振动减弱区的振幅是两列波振幅之差，A错误；沿波的传播方向上，波不停地向外传播，故各质点的相位不都相同，C错误；两波源振动频率相同，其他各质点均做受迫振动，故频率均与振源频率相同，周期均与振动片的周期相同，B、D正确；同一质点到两波源的距离确定，故波程差恒定，即相位差保持不变，E正确．2．关于多普勒效应，下列说法正确的是()A．多普勒效应是由波的干涉引起的B．发生多普勒效应时，波源的频率并未发生改变C．多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而发生的D．只有声波才有多普勒效应E．若声源向观察者靠近，则观察者接收到的频率大于声源发出声波的频率解析：选BCE.多普勒效应是由于波源与观察者之间发生相对运动而产生的，波源的频率不发生变化，是观察者接收到的频率发生变化，故B、C正确，A错误；当声源向观察者靠近时，观察者接收到的频率大于声源发出声波的频率，E正确；机械波和光波都有多普勒效应，故D错误．[学生用书P403(单独成册)](建议用时：40分钟)一、选择题1.(2017·高考天津卷)手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意如图．绳上有另一质点P ，且O 、P 的平衡位置间距为L .t ＝0时，O 位于最高点，P 的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是( )A ．该简谐波是纵波B ．该简谐波的最大波长为2LC ．t ＝T 8时，P 在平衡位置上方D ．t ＝3T 8时，P 的速度方向竖直向上解析：选C.由题意知绳上的质点在竖直方向上振动，波水平向右传播，故该波为横波，A 错误；在t ＝0时刻，P 点在如图所示位置时，波长最大，则有14λ＝L ，λ＝4L ，B 错误；t ＝0时，P 在平衡位置且向上振动，当t ＝T 8时，P 在平衡位置上方，C 正确；当t ＝38T 时，P 处于从最高点向平衡位置运动过程中，故速度方向向下，D 错误．2．(2018·高考北京卷)如图所示，一列简谐横波向右传播，P 、Q 两质点平衡位置相距0.15 m ．当P 运动到上方最大位移处时，Q 刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是( )A ．0.60 mB ．0.30 mC ．0.20 mD ．0.15 m解析：选B.由题意，P 、Q 两点之间的距离为λ2＋nλ＝0.15 m ，n ＝0，1，2，…，故n ＝0时，λ＝0.30 m ，n ＝1时，λ＝0.10 m ，B 正确，其余选项错误．3．(2020·烟台模拟)如图甲所示，O 、P 为介质中的两点，O 为波源，OP 间距为6 m ．t ＝0时刻O 点由平衡位置开始向上振动，向右产生沿直线传播的简谐横波，图乙表示t ＝0时刻开始P 点振动的图象．则以下说法不正确的是( )A ．该波的波长为12 mB ．该波的波速为2 m/sC ．该波的周期为4 sD ．从开始振动到t ＝10 s ，质点P 经过的路程为1.6 m解析：选B.由图乙所示的P 点振动的图象可知波动周期为T ＝4 s ，选项C 正确；波动从O 传播到P 点需要时间为2 s(半个周期)，OP ＝λ2，该波的波长λ＝12 m ，该波的波速为v ＝λT＝3 m/s ，选项A 正确，B 错误；从开始振动到t ＝10 s ，质点P 振动了8 s ，两个周期，经过的路程为s ＝2×4A ＝2×4×0.2 m ＝1.6 m ，选项D 正确．4．周期为2.0 s 的简谐横波沿x 轴传播，该波在某时刻的图象如图所示，此时质点P 沿y 轴负方向运动，则该波( )A ．沿x 轴正方向传播，波速v ＝20 m/sB ．沿x 轴正方向传播，波速v ＝10 m/sC ．沿x 轴负方向传播，波速v ＝20 m/sD ．沿x 轴负方向传播，波速v ＝10 m/s解析：选B.质点P 沿y 轴负方向运动，根据振动方向与波的传播方向的关系，可判定该波沿x 轴正方向传播．由波的图象可知λ＝20 m ，根据v ＝λT得波速v ＝10 m/s.B 正确． 5.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 ．减小障碍物的长度E ．波源远离障碍物运动解析：选BDE.不能发生明显衍射的原因是障碍物的长度远大于波长，只要增大波长可满足题目要求．由λ＝v f知，v 不变，减小f ，λ增大，故A 、C 错，B 、D 对；波源远离障碍物将产生多普勒效应，等效于增大波长，故E 对．6．在均匀介质中坐标原点O 处有一波源做简谐运动，其表达式为y ＝5sin π2t (m)，它在介质中形成的简谐横波沿x 轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x ＝12 m 处，波形图象如图所示，则( )A ．此后再经6 s 该波传播到x ＝24 m 处B ．M 点在此后第3 s 末的振动方向沿y 轴正方向C ．波源开始振动时的运动方向沿y 轴负方向D ．此后M 点第一次到达y ＝－3 m 处所需时间是2 s解析：选AB.由题中波的图象可知，该波的波长λ＝8 m ．由波源简谐运动的表达式y ＝5sin π2t (m)可知，ω＝π2 rad/s ，周期T ＝2πω＝4 s ，波速v ＝λT ＝2 m/s.此后再经6 s ，该波再向前传播的距离s ＝v t ＝2×6 m ＝12 m ，即再经6 s ，该波传播到x ＝12 m ＋12 m ＝24 m 处，A 正确．题中波的图象上此时M 点向下振动，在此后的第3 s 末⎝⎛⎭⎫即经过3T 4的振动方向沿y 轴正方向，B 正确．由题图为某时刻波刚好传播到x ＝12 m 时的波的图象可知，波源开始振动时的方向沿y 轴正方向，C 错误．题图中M 点振动方向向下，此后M 点第一次到达y ＝－3 m 处所需的时间小于半个周期，即小于2 s ，D 错误．7．(2018·高考海南卷)警车向路上的车辆发射频率已知的超声波，同时探测反射波的频率．下列说法正确的是( )A ．车辆匀速驶向停在路边的警车，警车探测到的反射波频率增高B ．车辆匀速驶离停在路边的警车，警车探测到的反射波频率降低C ．警车匀速驶向停在路边的汽车，探测到的反射波频率降低D ．警车匀速驶离停在路边的汽车，探测到的反射波频率不变解析：选AB.根据多普勒效应，靠近时高，远离时低，选AB.8．一频率为600 Hz 的声源以20 rad/s 的角速度沿一半径为0.8 m 的圆周(圆心为O 点)做匀速圆周运动，一观察者站在离圆心很远的P 点且相对于圆心静止，如图所示，则观察者接收到( )A ．声源在A 点时发出声音的频率大于600 HzB ．声源在B 点时发出声音的频率等于600 HzC ．声源在C 点时发出声音的频率等于600 HzD ．声源在C 点时发出声音的频率小于600 HzE ．声源在D 点时发出声音的频率小于600 Hz解析：选ABD.根据多普勒效应，当声源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率大于声源的频率，当声源和观察者反向运动时，观察者接收到的频率小于声源的频率，将声源运动至A 、B 、C 、D 四个点时相对于观察者的速度方向标出来，A 点有接近观察者的趋势，C 点有远离观察者的趋势，声源在B 、D 两点的速度方向垂直O 点与观察者的连线，故A 、B 、D 正确，C 、E 错误．9．简谐横波在同一均匀介质中沿x 轴正方向传播，波速为v .若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点a 、b 相距为s ，a 、b 之间只存在一个波谷，则从该时刻起，下列四幅波形图中质点a 最早到达波谷的是( )解析：选D.根据机械波传播方向与质点振动方向之间的关系可知，A 、C 选项中的质点a 此时刻沿y 轴正方向振动，a 点要到达波谷至少还需34个周期，B 、D 选项中的质点a 此时刻沿y 轴负方向振动，只需再经过14个周期即可第一次到达波谷．已知a 、b 两质点间的距离为s ，则A 选项中λ＝2s ，B 、C 选项中λ＝s ，D 选项中λ＝23s ，因波速均为v ，则由T ＝λv 可知，A 选项中a 点到达波谷最少用时为34T ＝34·λv ＝34·2s v ＝3s 2v，B 选项中a 点到达波谷最少用时为14T ＝14·λv ＝14·s v ＝s 4v ，C 选项中a 点到达波谷最少用时为34T ＝34·λv ＝3s 4v，D 选项中a 点到达波谷最少用时为14T ＝14·λv ＝14·2s 3v ＝s 6v，经比较可知，D 选项中质点a 最早到达波谷． 10．(2018·高考天津卷)一振子沿x 轴做简谐运动，平衡位置在坐标原点．t ＝0时振子的位移为－0.1 m ，t ＝1 s 时位移为0.1 m ，则( )A ．若振幅为0.1 m ，振子的周期可能为23s B ．若振幅为0.1 m ，振子的周期可能为45s C ．若振幅为0.2 m ，振子的周期可能为4 sD ．若振幅为0.2 m ，振子的周期可能为6 s解析：选AD.若振幅为0.1 m ，由题意知，Δt ＝(n ＋12)T ，n ＝0，1，2，…，解得T ＝22n ＋1s ，n ＝0，1，2，…，A 正确，B 错误；若振幅为0.2 m ，t ＝0时，由质点简谐运动表达式y＝0.2sin(2πT t ＋φ0) m 可知，0.2sin φ0 m ＝－0.1 m ，t ＝1 s 时，有0.2sin(2πT＋φ0) m ＝0.1 m ，解得φ0＝－π6或φ0＝－5π6；将T ＝6 s 代入0.2sin(2πT＋φ0) m ＝0.1 m 可得，D 正确；将T ＝4 s 代入0.2sin(2πT＋φ0) m ＝0.1 m ，得T ＝4 s 不满足题意，C 错误． 11．(2020·河北石家庄调研)如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中x ＝2 m 处的质点P 以此时刻为计时起点的振动图象．下列说法正确的是( )A ．这列波的传播方向是沿x 轴正方向B ．这列波的传播速度是20 m/sC ．经过0.15 s ，质点P 沿x 轴的正方向传播了3 mD ．经过0.1 s ，质点Q 的运动方向沿y 轴正方向E ．经过0.35 s, 质点Q 距平衡位置的距离小于质点P 距平衡位置的距离解析：选ABE.由题中甲、乙两图可知，该波向x 轴正方向传播，A 正确；由题图甲知波长λ＝4 m ，由题图乙知周期T ＝0.2 s ，则波速v ＝λT ＝40.2m/s ＝20 m/s ，B 正确；质点不随波迁移，只在其平衡位置附近振动，C 错误；经过0.1 s ＝12T ，质点Q 的运动方向沿y 轴负方向，D 错误；经过0.35 s ＝134T ，质点P 到达波峰，而质点Q 在波谷与平衡位置之间，故E 正确．12．一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在t ＝0时刻的波形如图所示，质点P 的x 坐标为3 m ．已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s ，下列说法正确的是( )A ．波速为4 m/sB ．波的频率为1.25 HzC ．x 坐标为15 m 的质点在t ＝0.6 s 时恰好位于波谷。

2021届高考物理一轮复习-专题十三第2讲机械波 (共34张PPT)

②当两波源振动步调相反时.
若 Δr＝(2n＋1)2λ(n＝0,1,2，…)，则振动加强；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动减弱. (2)图象法在某时刻波的干涉的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷) 的交点，一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减弱点，各加强点或减弱点各自连接而成以两波源为中心向外辐射的连线，形成加强线和减弱线，两种线互相间隔，加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间.
二、波长、波速和波的图象
1.波长、波速、频率及其关系 (1)波长λ：在波动中，__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，等于波源的振动频率. λ
(4)波长、波速和频率的关系：v＝__λ_f__＝____T__.
答案：ACE
2.(2019 年深圳二模)如图 13-2-3 甲，一列简谐横波沿 x 轴传播，实线和虚线分别为 t1＝0 时刻和 t2 时刻的波形图，P、Q 分别是平衡位置为 x1＝1.0 m 和 x2＝4.0 m 的两质点.图乙为质点 O 的振动图象，求：
甲
乙
图 13-2-3
(1)波的传播速度和 t2 的大小. (2)质点 P 的位移随时间变化的关系式.
2.解决波的多解问题的思路一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δt 或Δx ，若此关系为时间，则 t ＝nT ＋Δt(n ＝ 0,1,2，…)；若此关系为距离，则 x＝nλ＋Δx(n＝0,1,2，…).
【考题题组】
1.(多选，2018 年新课标Ⅲ卷)一列简谐横波沿 x 轴正方向传

高三物理一轮复习优质学案2：12.2机械波

第2课时机械波『必备知识要打牢』知识点一机械波的形成和传播特点[记一记]1．机械波的产生条件(1)振源；(2)介质。

2．机械波的分类机械波可分为横波和纵波两种。

前者质点振动方向和波的传播方向垂直，后者质点振动方向和波的传播方向在同一直线上。

3．机械波的传播(1)在同一种均匀介质中机械波的传播是匀速的。

波速、波长和频率(周期)之间满足公式：v＝λf＝λT。

(2)介质质点的运动是在各自的平衡位置附近振动，是变加速运动，介质质点并不随波迁移。

(3)机械波传播的是振动形式、能量和信息。

(4)机械波的频率由波源决定，而传播速度由介质决定。

[试一试]1．关于振动和波的关系，下列说法中正确的是()A．振动是波的成因，波是振动的传播B．振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象C．波的传播速度就是质点振动的速度D．波源停止振动时，波立即停止传播知识点二波的图像[记一记]1．坐标轴x轴：各质点平衡位置的连线。

y轴：沿质点振动方向，表示质点的位移。

2．波的图象的物理意义表示介质中各质点在某一时刻相对各自平衡位置的位移。

3．波的图象的形状简谐波的图象是正弦(或余弦)曲线，如图12－2－1所示。

图12－2－1[试一试]2.如图12－2－2是一列简谐波的图象，那么这列波的波长为________，各质点的振幅为________，x＝1.0 m处的质点此时刻的位移是________。

图12－2－2知识点三波的特有图像[想一想]如图12－2－3所示为声波干涉演示仪的原理图。

两个U形管A和B套在一起，A管两侧各有一小孔。

声波从左侧小孔传入管内，被分成两列波。

当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅如何变化？若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅如何变化？图12－2－3[提示]由同一波源分成的两列波频率相同，符合两列机械波干涉的条件。

当两列波的路程差等于半波长的奇数倍时，振动减弱；当路程差等于波长的整数倍时，振动加强。

2021届高考新课标物理一轮复习课件：选修3-4 1.2 机械波

解析这类问题通常有两种解法：
(1)设波向右传播，则在 0 时刻 x＝4 m 处的质点往上振动，设经历 Δt 时间时质点运动到波峰的位置，则 Δt＝14＋nT，即 T＝4n4＋Δt1＝ 40n.＋081.当 n＝0 时，T＝0.08 s>0.02s，符合要求，此时 v＝Tλ＝00..0088 m/s＝1 m/s；当 n＝1 时，T＝0.016 s<0.02 s，不符合要求．
因波向x轴负方向传播，则此时P质点的运动方向沿y轴负方向；D选项中，由图甲可以看出，由于t＝0.10 s时刻质点P 不处于平衡位置，故从t＝0.10 s到t＝0.25 s质点P通过的路程不为30 cm，本题正确选项为A.
答案 A
【变式3】一列简谐横波某时刻的波形如图1－2－12甲所示，从该时刻开始计时，波上A质点的振动图象如图1－2－12乙所示，则 ( )．
1．如图1－2－1所示，S1、S2为水波槽中的两个波源，它们分别激起两列水波，图中实线表示波峰，虚线表示波谷．已知两列波的波长λ1＜λ2，该时刻在P点为两列波的波峰与波峰相遇，则以下叙述正确的是( )．
图 1－2－1
A．P点有时在波峰，有时在波谷，振动始终加强 B．P点始终在波峰 C．P点的振动不遵守波的叠加原理，P点的运动也不始终加强 D．P点的振动遵守波的叠加原理，但并不始终加强答案 D
位移
图象
①直接读取振幅A和波长λ，以及该时刻各质点的位移．
应用
②确定某时刻各质点加速度和速度的方向，并能比较大小．
③结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点
的振动方向确定波的传播方向.
2.振动图象与波的图象的对比和应用
两种图象比较内容
振动图象

2021高三物理一轮复习课件：选修3-4第2讲　机械波

【解析】设波沿 x 轴正方向传播，t＝0.2 s 可能是n＋14 个周期(n＝0,1,2…)，即 t＝n＋14T1，
周期 T1＝n＋t 41＝4n4＋t 1 波速 v1＝Tλ1＝4×(44nt ＋1)＝5(4n＋1) m/s(n＝0,1,2,3…)
设波沿 x 轴负方向传播，t＝0.2 s 可能是n＋34个周期(n ＝0,1,2…)，即 t＝n＋34T2.
• 【答案】 AB
• 如下图甲为某波源的振动图象．图乙是该波源产生的横波在某时刻的波动图，波动图象的O点表示波源．问：
• (1)这列波的波速多大？
• (2)若波向右传播，当波动图中质点Q第一次到达平衡位置且向上运动时，质点P已经经过了多少路程？
• 【解析】 (1)从振动图象和波动图象可以看出：波源起振方向沿－y方向，T＝ 0.2 s，λ＝0.2 m
率．
• (2)波源不动：观察者朝向波源以某一速度运动，由于相对速度增大而使得单位时间内通过观察者的完全波的个数增多，接收频率增大了．同理可知，当观察者背离波源运动时，接收频率将减小．
• (3)观察者不动：波源朝向观察者以某一速度运动，由于波长变短，而使得单位时间内通过观察者的完全波的个数增多，接收频率亦增大，同理可知，当波源背离观察者运动时，接收频率将减小．
• 2．机械波的分类 • (1)横波：质点振动方向与波的传播垂方直向
波峰的波，有波谷(凸部)和
•同(一2条)纵(直凹波线部上：)．质点振动方向密与部波的传播疏部方．向
是
•
的波，有
和
• 3．波长、波速、频率及其关系
• (1)波长 • 在波的传播方向上，相对平衡位位置移的
总是相等的两个相邻的质点的平衡位

2021届高考物理一轮复习选修3-4第2讲机械波课件

1.波长λ:在波动中,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,机械波的波速仅由_介__
_质__本身的性质决定。波速的计算方法为v= =λf或
v= x 。
T
t
3.频率f:由波源决定,等于_波__源__的振动频率。 4.波长、波速和频率(周期)的关系: (1)v=_λ__f_。
( ×) (6)两列波在介质中叠加,一定产生干涉现象,一切波都能发生衍射现象。 ( ×)
(7)发生多普勒效应的原因是波在传播过程中频率发生了变化。 ( ×)
【秒判正误】 (1)在一个周期内,机械波中各质点随波的传播而迁移的距离等于振幅的4倍。 (× ) (2)质点振动的方向总是垂直于波传播的方向。( × ) (3)机械波的频率等于振源的振动频率。 √( )
(4)机械波的传播速度v取决于介质的性质,只要介质不变,v就不变;如果介质变了,v也一定变。 √( ) (5)通过波的图象可以找出任一质点在任意时刻的位移。
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__绳波等
纵
_在__同__一__条__
疏密相间;有弹簧波、
波
_直__线__上__
__密__部_、_疏__部__ 声波等
知识点2:横波的图象(b) 1.坐标轴:横轴表示各质点的_平__衡__位__置__,纵轴表示该时刻各质点的_位__移__。如图。 2.物理意义:表示在波的传播方向上,某时刻各质点离开_平__衡__位__置__的位移。
2.多普勒效应: (1)定义:当波源与观察者互相靠近或者互相远离时,观察者接收到的_波__的__频__率__会发生变化。 (2)规律。 ①波源与观察者如果相互靠近,观察者接收到的_频__率__ _增__大__;

【高三】2021届高考物理第一轮机械振动和机械波导学案复习

【高三】2021届高考物理第一轮机械振动和机械波导学案复习 2021届高三物理一轮复习导学案1三、机械振动和机械波（4）【课题】机械波的图象及其应用[目标]1.理解波的图象的物理意义，知道波的图象与振动图象的关系；2.学会使用波浪图像解决相关问题。

【导入】一、波浪图像1．图像：在平面直角坐标系中，用横坐标表示______________________，用纵坐标表示各个质点偏离平衡位置的位移，连接各位移矢量的末端，就得出一条曲线，这条曲线就是波的图像。

2.意义：在波传播方向上，介质中粒子在某一时间相对于各自平衡位置的位移3．形状：________________________________________。

二、简谐运动图像与机械波图像对比表类别简谐振动简谐横波形象坐标横坐标时间介质中各质点的平衡位置纵坐标粒子的振动位移每个粒子同时的振动位移研究对象一个质点介质中的大量质点物理意义粒子在不同时间的振动位移介质中每个粒子在同一时间的振动位移随时间的变化原有图形不变，图线随时间而延伸原有波形沿波的传播方向平移粒子作简谐运动，波在介质中匀速传播；介质中的每个粒子都和谐地振动三．简谐运动图像的应用1.已知质点振动速度的方向来判断波的传播方向，或相反的问题。

常用的方法有：“漫游家”法、粒子振动法、同侧法等2．已知波速v和波形，求出再经△t时间波形图的方法平移法：首先计算波通过的距离△ t时间△ x=V△ T、然后沿着波传播的方向水平移动波形△ X.由于波图像的可重复性，如果波长已知λ，则波移动Lλ，当△ x=nλ当x为10时，可采用舍入并保留零x的方法。

只翻译X特殊点法：在波形上找两特殊点，如过平衡位置的点和与它相邻的峰（谷）点，先确定这两点的振动方向，再看△t=nt＋t，由于经过nt波形不变，所以也采取去整nt留零t 的方法，分别做出两特殊点经t后的位置，然后按正弦规律画出新波形．3.给定振幅A和周期T，计算振动颗粒在△ 如果△ t是半个周期的整数倍，可用“4A”规则计算；在其他情况下，它需要通过函数关系和对称性来解决。

高三物理一轮复习优质学案：第2讲机械波

第2讲机械波知识排查机械波横波和纵波定义机械振动在介质中的传播形成机械波产生条件(1)波源；(2)介质形成原因介质中的质点受波源或邻近质点的驱动做受迫振动分类横波振动方向与传播方向垂直的波，如绳波纵波振动方向与传播方向平行的波，如声波波速、波长和频率的关系1.波长λ：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离。

2．频率f：与波源的振动频率相等。

3．波速v：波在介质中的传播速度。

4．波速与波长和频率的关系：v＝λf。

波的图象1.坐标轴的意义：横坐标表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。

2．图象的物理意义：某一时刻介质中各质点相对平衡位置的位移。

图1波的干涉和衍射现象多普勒效应1.波的干涉和衍射波的干涉波的衍射条件两列波的频率必须相同明显条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多现象形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的干涉图样波能够绕过障碍物或孔继续向前传播2.多普勒效应(1)条件：波源和观察者之间有相对运动。

(2)现象：观察者感到频率发生变化。

(3)实质：波源频率不变，观察者接收到的频率变化。

小题速练1．(多选)关于机械振动与机械波，下列说法正确的是()A．机械波的频率等于振源的振动频率B．机械波的传播速度与振源的振动速度相等C．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向D．在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离E．机械波在介质中传播的速度由介质本身决定解析机械波的频率是振源的振动频率，故A正确；机械波的传播速度与振源的振动速度无关，故B错误；机械波分横波与纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方向在同一条直线上，故C错误；由v＝λT可知，在一个周期内沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离，故D正确；机械波在介质中传播的速度由介质本身决定，故E正确。

答案ADE2．(多选)如图2所示为一横波在某时刻的波形图，已知质点F此时运动方向如图，则()图2A．波向左传播B．质点H与质点F的运动方向相同C．质点C比质点B先回到平衡位置D．此时质点C的加速度为零E．此时速度大小最大的质点是A、E、I解析由“上下坡法”可得，选项A正确；质点H与质点F的运动方向相反，选项B错误；质点B运动方向向上，因此质点C比质点B先回到平衡位置，选项C正确；此时质点C的加速度最大，速度为零，选项D错误；平衡位置处质点速度最大，选项E正确。

2021版高考物理一轮复习专题十四机械振动与机械波第2讲机械波学案

2021版高考物理一轮复习专题十四机械振动与机械波第2讲机械波学案一、多项选择题(下列选项中有三个选项为正确答案)1．(2021年广西桂林、崇左高三联合调研)一列周期为0.8 s的简谐波在平均介质中沿x轴传播，该波在某一时刻的波形如图K1421所示．A、B、C是介质中的三个质点，平稳位置分别位于2 m、3 m、6 m处．现在B的速度方向为－y方向，下列说法正确的是( )图K1421A．该波沿x轴正向传播，波速为10 m/sB．A质点比B质点晚振动0.1 sC．A质点现在的位移为1 cmD．由图示时刻经0.2 s，B质点的运动路程为2 cmE．该列波在传播过程中遇到宽度为d＝4 m的狭缝时可不能发生明显的衍射现象2．(2021年山西太原高三二模)波源S在t＝0时刻从平稳位置开始向上振动，形成向左、右两侧传播的简谐横波．S、a、b、c、和a′、b′、c′是沿波传播方向上的间距为1 m 的6个质点，t＝0时刻各质点均处于平稳位置，如图K1422所示．已知波的传播速度为8 m/s，当t＝0.125 s时波源S第一次达最高点，则( )图K1422A．任意时刻质点c与质点c′振动状态完全相同B．t＝0.28 s时质点a的速度正在减小C．t＝2.375 s时质点b′处于波谷D．波传到c点时，质点c开始向上振动E．若波源S向距它40 m的接收器匀速靠近，接收器接收到的频率将大于2 Hz3．(2021年云南曲靖第一中学月考)如图K1423所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x＝－0.2 m和x＝1.2 m处，传播速度均为v0＝0.2 m/s，振幅均为A＝2 cm.图示为t＝0时刻两列波的图象(传播方向如图所示)；此刻平稳位置处于x＝0.2 m和x＝0.8 m的P、Q两质点刚开始振动．质点M的平稳位置处于x＝0.5 m处，则下列判定正确的是( )图K1423A．两列波的周期均为2 s，且起振方向均沿y轴负方向B．t＝0时刻，x＝0处的质点处于平稳位置向y轴正方向运动，x＝0.1 m处的质点处于平稳位置向y轴负方向运动C．t＝1.5 s时刻之前，质点M始终处于静止状态D．M点开始振动后做振幅为4 cm，周期为4 s的简谐运动E．t＝2.5 s时M点处于平稳位置向y轴正方向运动4．(2021年江西南昌大联考)两列简谐横波的振幅差不多上20 cm，传播速度大小相同．实线波的频率为2 Hz，沿x轴正方向传播，虚线波沿x轴负方向传播．某时刻两列波在如图K1424所示区域相遇，则( )图K1424A．在相遇区域会发生干涉现象B．实线波和虚线波的频率之比为3∶2C．平稳位置为x＝6 m处的质点此刻速度为零D．平稳位置为x＝8.5 m处的质点此刻位移y＞20 cmE．从图示时刻起再通过0.25 s，平稳位置为x＝5 m处的质点的位移y＜05．(2021年福建南平检测)一列简谐波沿x轴传播，t1＝0时刻的波形如图K1425甲中实线所示，t2＝1.1 s时刻的波形如图甲中虚线所示．图乙是该波中某质点的振动图线，则以下说法正确的是( )甲乙图K1425A．波的传播速度为10 m/sB．波沿x轴正方向传播C．图乙可能是x＝2 m处质点的振动图线D．x＝1.5 m处的质点在t＝0.15 s时处于波谷位置E．x＝1.5 m处的质点经0.6 s通过的路程为30 cm二、非选择题6．(2021年辽宁大连高三二模)一列沿x轴负方向传播的简谐横波，在t＝0时刻的波形图如图K1426所示，现在坐标为(1,0)的质点刚好开始振动，在t1＝0.6 s时刻，P质点在t＝0时刻后首次位于波峰位置．Q点的坐标是(－3,0)，则波的传播速度v＝________；质点Q第三次位于波峰的时刻t＝________.图K14267．图K1427所示为某一报告厅主席台的平面图，AB是讲台，点O为讲台的中点，P 是OB上任一点，S1、S2是与讲台上话筒等高的喇叭，它们之间的相互位置和尺寸如图所示．报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫．为了幸免啸叫，话筒最好摆放在讲台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消．已知空气中声速为340 m/s，若报告人声音的频率为136 Hz，问讲台上如此的位置有多少个？图K14278．(2021年吉林高三质检)一列简谐横波，沿波的传播方向依次有P、Q两点，平稳位置相距5.5 m，其振动图象如图K1428所示，实线为P点的振动图象，虚线为Q点的振动图象．(1)求该波的波长．(2)求该波的最大传播速度．图K1428。

高中物理第一轮专题复习全套学案选修第课时机械波

第2课时机械波导学目标 1.理解机械波的概念，会分析横波的图象.2.掌握波速、波长和频率(周期)的关系.3.理解波的干涉和衍射现象，掌握产生干涉和衍射的条件．理解多普勒效应的概念．一、机械波 [基础导引]图1是某绳波形成过程的示意图．质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2,3,4，…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．已知t ＝0时，质点1开始向上运动；t ＝T4时，质点1到达最上方，质点5开始向上运动．问：图1(1)t ＝T2时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？(2)t ＝3T4时，质点8、12、16的运动状态如何？(3)t ＝T 时，质点8、12、16的运动状态如何？ [知识梳理]1．波的形成：机械振动在介质中传播，形成机械波． (1)产生条件：①________；②________. (2)特点①机械波传播的只是振动的________和________，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波________．②介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与________振动周期和频率相同． ③各质点开始振动(即起振)的方向均________．④一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为______，位移为________． 2．机械波的分类(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互________的波，有________(凸部)和________(凹部)．(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在____________上的波，有________和________．3．波长、波速、频率及其关系 (1)波长在波动中，振动相位总是________的两个相邻质点间的距离，用λ表示． (2)波速图3波在介质中的传播速度．由________本身的性质决定． (3)频率由________决定，等于________的振动频率． (4)波长、波速和频率的关系：v ＝fλ.特别提醒 (1)机械波从一种介质进入另一种介质，频率不变，波速、波长都改变． (2)机械波的波速仅由介质来决定，在固体、液体中波速比在空气中大．波速的计算方法：v ＝λT 或v ＝Δx Δt . 二、波的图象 [基础导引]一列横波某时刻的波形如图2甲所示，图乙表示介质中某质点此后一段时间内的振动图象．图2(1)若波沿x 轴的正方向传播，图乙为K 、L 、M 、N 四点中哪点的振动图象？ (2)若波沿x 轴的负方向传播，图乙为K 、L 、M 、N 四点中哪点的振动图象？ [知识梳理] 1．图象在平面直角坐标系中，用横坐标表示介质中各质点的____________；用纵坐标表示某一时刻，各质点偏离平衡位置的________，简谐波的图象是________(或余弦)曲线． 2．物理意义：某一时刻介质中________相对平衡位置的位移．三、波特有的现象 [基础导引]1．在图3所描述的时刻，M 是波峰与波峰相遇的点，是凸起最高的位置之一．(1)随着时间的推移，这个凸起最高的位置在向哪个方向移动？是不是M 质点在向那个方向迁移？M 质点在哪个方向上运动？ (2)指出图中哪个位置是凹下最低的位置(只需指出一个)．随着时间的推移，这个凹下最低的位置在向哪个方向移动？(3)由图中时刻经过T4时，M 质点的位移为多少？2．火车上有一个声源发出频率一定的乐音．当火车静止、观察者也静止时，观察者听到并记住了这个乐音的音调．以下情况中，观察者听到这个乐音的音调比原来降低的是( )A ．观察者静止，火车向他驶来B ．观察者静止，火车远离他驶去C ．火车静止，观察者乘汽车向着火车运动D．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动[知识梳理]1．波的干涉(1)产生稳定干涉的条件：频率相同的两列同性质的波相遇．(2)现象：两列波相遇时，某些区域的振动总是________，某些区域的振动总是________，且加强区和减弱区互相间隔．(3)对两个完全相同的波源产生的干涉来说，凡到两波源的路程差为一个波长的____________时，振动加强；凡到两波源的路程差为半个波长的__________时，振动减弱．2．波的衍射(1)产生明显衍射现象的条件：障碍物的尺寸或孔(缝)的宽度跟波长____________，或者比波长________．(2)现象：波绕过障碍物继续传播．3．多普勒效应(1)由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到的波的频率发生变化的现象叫多普勒效应．(2)波源的频率不变，只是观察者接收到的波的频率发生变化．如果二者相互接近，观察者接收到的波的频率变大；如果二者相互远离，观察者接收到的波的频率变小．考点一对波动图象的理解考点解读1．振动图象与波动图象的比较2典例剖析例1(2010·天津理综·4)一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图4所示，再经0.6 s，N点开始振动，则该波的振幅A和频率f为()图6图4A ．A ＝1 m f ＝5 HzB ．A ＝0.5 m f ＝5 HzC ．A ＝1 m f ＝2.5 HzD ．A ＝0.5 m f ＝2.5 Hz跟踪训练1 在O 点有一波源，t ＝0时刻开始向＋y 方向振动，形成沿x 轴正方向传播的一列简谐横波．距离O 点为x 1＝3 m 的质点A 的振动图象如图5甲所示；距离O 点为x 2＝4 m 的质点B 的振动图象如图乙所示；距离O 点为x 3＝5 m 的质点C 的振动图象如图丙所示．由此可知()图5A ．该波的波长为6 mB ．该波的周期为12 sC ．该波的波速为1 m/sD ．10 s 末A 点的振动速度大于B 点的振动速度例2 有一列向右传播的简谐横波，某时刻的波形如图6所示，波速为0.6 m/s ，P 点的横坐标x ＝0.96 m ，从图示时刻开始计时，此时波刚好传到C 点．(1)此时刻质点A 的运动方向和质点B 的加速度方向是怎样的？ (2)经过多少时间P 点第二次到达波峰？ (3)画出P 质点开始振动后的振动图象．探究所得 1.根据振动图象可以确定某一质点的初始位置和振动方向.2.根据波动图象和波的传播方向可确定出介质中的质点在某时刻的位置和振动方向．跟踪训练2 在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点间的距离均为0.1 m ，如图7(a)所示．一列横波沿该直线向右传播，t ＝0时刻到达质点1，质点1开始向下运动，振幅为0.2 m ，经过时间0.3 s 第一次出现如图(b)所示的波形．(a)(b)图7(1)求该列横波传播的速度；(2)在图8中画出质点5从t＝0到t＝0.3 s的振动图象．图8考点二波的干涉与波的衍射的比较考点解读内容衍射和干涉定义现象可观察到明显现象的条件相同点波的衍射波可以绕过障碍物继续传播的现象波能偏离直线而传到直线传播以外的空间缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长干涉和衍射是波特有的现象波的干涉频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强、某些区域的振动减弱，而且加强和减弱的区域相间分布的现象会产生振动强弱相间的区域．某些区域总是加强，某些区域总是减弱两列波的频率相同典例剖析例3如图9表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇．图中实线表示波峰，虚线表示波谷，c和f分别为ae和bd的中点，则：图9图11图13(1)在a 、b 、c 、d 、e 、f 六点中，振动加强的点是__________．振动减弱的点是____________． (2)若两振源S 1和S 2振幅相同，此时刻位移为零的点是________． (3)画出此时刻ace 连线上，以a 为起点的一列完整波形，标出e 点．方法归纳1．在稳定的干涉图样中，加强区的点始终加强，减弱区的点始终减弱，但加强点的位移时刻在改变，某时刻可能为零，相同的两列波的干涉，减弱区域的点一直静止不动．从干涉图样中区分波峰和波谷，画图象．2．波的特有现象指的是波的干涉、衍射、多普勒效应，掌握好它们发生的条件及特性是关键．跟踪训练3 (1)如图10所示，向左匀速运动的小车发出频率为f 的声波，车左侧A 处的人感受到的声波的频率为f 1，车右侧B 处的人感受到的声波的频率为f 2，则f 1、f 2与f 的关系为________．图10(2)如图11所示，横波1沿BP 方向传播，B 点的振动图象如图12甲所示；横波2沿CP 方向传播，C 点的振动图象如图乙所示．P 与B 相距40 cm ，P 与C 相距50 cm ，波速都为20 cm/s.两横波在P 处相遇，两横波振动方向相同，P 点振幅为________ cm.图1217.忽视波的周期性和双向性造成漏解例4 一列简谐横波沿直线传播，已知介质中a 、b 两质点平衡位置间的距离为2 m ，a 、b 两质点的振动情况如图13所示，则下列说法中错误的是 ( )A ．波长可能为85 mB ．波长一定小于83 mC ．波速可能为247 m/sD ．波速可能大于23m/s图14图15误区警示错解1：由题图可知，质点b 比a 落后34T ，因此波长满足2＝(n ＋34)λ，即λ＝2×44n ＋3m(n ＝0,1,2…)，A 、B 错；波速v ＝λT ＝2×44(4n ＋3) m/s(n ＝0,1,2，…)，C 对，D 错．故选A 、B 、D 三项．错误的原因是误认为波一定是从a 向b 传播，忽视了波的传播的双向性．错解2：误认为图象中实线为先，虚线为后，因此认为波由b 向a 传播，同理解得A 、D 正确，选B 、C 两项．正确解析波的传播具有双向性，若波从a 向b 传播，由题图可知，质点b 比a 落后34T ，因此波长满足2＝(n ＋34)λ，即λ＝2×44n ＋3 m(n ＝0,1,2，…)；波速v ＝λT ＝2×44(4n ＋3) m/s(n ＝0,1,2，…)．若波由b 向a 传播，则波长满足2＝(n ＋14)λ，即λ＝2×44n ＋1 m(n ＝0,1,2，…)；波速v ＝λT ＝2×44(4n ＋1) m/s(n＝0,1,2，…)；综上所述可知错误的只有B. 答案 B正本清源 1.造成波动问题多解的主要因素有：,(1)周期性,①时间周期性：时间间隔Δt 与周期T 的关系不明确.,②空间周期性：波传播距离Δx 与波长λ的关系不明确.,(2)双向性,①传播方向双向性：波的传播方向不确定.,②振动方向双向性：质点振动方向不确定.,2.解答此类问题，首先要考虑波传播的“双向性”，例如，nT ＋\f(1,4)T 时刻向右传播的波形和nT ＋\f(3,4)T 时刻向左传播的波形相同.其次要考虑波传播的“周期性”，时间、传播距离都要写成周期、波长的整数倍加“零头”的形式. 跟踪训练4 如图14实线是某时刻的波形图象，虚线是经过0.2 s 时的波形图象．求： (1)波传播的可能距离； (2)可能的周期； (3)可能的波速；(4)若波速是35 m/s ，求波的传播方向；(5)当0.2 s 小于一个周期时，传播的距离、周期、波速．A 组波的图象的理解及应用1. 在同一地点有两个静止的声源，发出声波1和2在同一空间的空气中沿同一方向传播，图15为某时刻这两列波的图象，则下列说法中正确的是 ( ) A ．波1速度比波2速度大B ．相对于同一障碍物，波1比波2更容易发生衍射现象图16C ．这两列波传播的方向上，不会产生稳定的干涉现象D ．这两列波传播的方向上，运动的观察者听到的这两列波的频率可以相同 2．如图16所示是一列简谐波在t ＝0时的波形图，介质中的质点P 沿y 轴方向做简谐运动的表达式为y ＝10sin 5πt cm.关于这列简谐波，下列说法中正确的是( )A ．这列简谐波的振幅为20 cmB ．这列简谐波的周期为5.0 sC ．这列简谐波在该介质中的传播速度为25 cm/sD ．这列简谐波沿x 轴正向传播B 组波的图象与振动图象的综合应用3．一列简谐横波在某一时刻的波形图如图17甲所示，图中P 、Q 两质点的横坐标分别为x 1＝1.5 m 和x 2＝4.5 m ．P 点的振动图象如图乙所示．图17在下列四幅图中，Q 点的振动图象可能是 ()4．(2010·北京理综·17)一列横波沿x 轴正向传播，a 、b 、c 、d 为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置．某时刻的波形如图18甲所示，此后，若经过34周期开始计时，则图乙描述的是 ()甲乙图18A ．a 处质点的振动图象B ．b 处质点的振动图象C ．c 处质点的振动图象D ．d 处质点的振动图象C 组波特有现象的应用图205．一条弹性绳子呈水平状态，M 为绳子中点，两端P 、Q 同时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图19所示，机械波的传播速度由介质决定，对于绳上各点的振动情况，以下判断正确的是 ()图19A ．波源P 的起振方向是向上的B ．波源Q 产生的波将先到达中点MC ．中点M 的振动始终是加强的D ．M 点的位移大小在某时刻可能为零6．如图20所示，一小型渔港的防波堤两端MN 相距约60 m ，在防波堤后A 、B 两处有两个小船进港躲避风浪．某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法中正确的有 ( ) A ．假设波浪的波长约为10 m ，则A 、B 两处小船基本上不受波浪影响 B ．假设波浪的波长约为10 m ，则A 、B 两处小船明显受到波浪影响 C ．假设波浪的波长约为50 m ，则A 、B 两处小船基本上不受波浪影响 D ．假设波浪的波长约为50 m ，则A 、B 两处小船明显受到波浪影响图1图2 图3课时规范训练(限时：30分钟)一、选择题1．医院通过彩超对人体进行体检时，彩超机向人体内发射频率已精确掌握的超声波，超声波经血液反射后被专用仪器接收，然后通过反射波频率变化就可知血液的流速，这一技术主要体现了哪一种物理现象 ( ) A ．共振 B ．波的衍射 C ．多普勒效应 D ．波的干涉2．关于振动和波的关系，下列说法中正确的是 ( ) A ．振动是波的成因，波是振动的传播B ．振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联系起来呈现的运动现象C ．波的传播速度就是质点振动的速度D ．波源停止振动时，波立即停止传播3．关于波的衍射现象，下列说法正确的是 ( ) A ．当孔的尺寸比波长大时，一定不会发生衍射现象B ．只有孔的尺寸与波长相差不多时，或者比波长还小时才会观察到明显的衍射现象C ．只有波才有衍射现象D ．以上说法均不正确4. 有一列简谐横波在弹性介质中沿x 轴正方向以速率v ＝5.0 m/s 传播，t ＝0时刻的波形如图1所示，下列说法中正确的是 ( ) A ．该列波的波长为0.5 m ，频率为5 Hz B ．t ＝0.1 s 时，波形沿x 轴正方向移动0.5 m C ．t ＝0.1 s 时，质点A 的位置坐标为(1.25 m,0) D ．t ＝0.1 s 时，质点A 的速度为零5．如图2所示，S 1、S 2为两个振动情况完全一样的波源，两列波的波长都为λ，它们在介质中产生干涉现象，S 1、S 2在空间共形成6 个振动减弱的区域(图中虚线处)，P 是振动减弱区域中的一点，从图中可看出 ( ) A ．P 点到两波源的距离差等于1.5λB ．两波源之间的距离一定在2.5个波长到3.5个波长之间C ．P 点此时刻振动最弱，过半个周期后，振动变为最强D ．当一列波的波峰传到P 点时，另一列波的波谷也一定传到P 点 6．在坐标原点处有一质点O 做简谐振动，它形成沿x 轴传播的简谐横波，波长为16 m ，在其右侧相距4 m 处的质点P 的振 t动图象如图3所示，使用与P 质点相同的计时起点，那么当＝5 s 时的波动图象是下图中的( )图5图67．一列简谐横波沿x 轴正方向传播，P 点振动周期为0.5 s ，在某一时刻波形如图4所示，可判断 ()图4A ．P 点此时刻振动方向沿y 轴负方向B ．该波波速为8 m/sC ．在离波源为11 m 的Q 点开始振动时沿y 轴负方向运动D ．当Q 点达到波峰时，E 点也达到波峰二、非选择题8．如图5为一列简谐横波在t ＝0时刻的波的图象，A 、 B 、C 是介质中的三个质点．已知波是沿x 轴正方向传播的，波速为v ＝20 m/s.请回答下列问题： (1)判断质点B 此时的振动方向；(2)求出质点A 在0～1.65 s 内通过的路程及t ＝1.65 s 时刻相对于平衡位置的位移．9．某时刻的波形图如图6所示，波沿x 轴正方向传播，质点p 的坐标x ＝0.32 m ．从此时刻开始计时．(1)若每间隔最小时间0.4 s 重复出现波形图，求波速． (2)若p 点经0.4 s 第一次达到正向最大位移，求波速． (3)若p 点经0.4 s 到达平衡位置，求波速．复习讲义基础再现一、基础导引 (1)t ＝T2时，质点8开始向上运动，质点12、16没有运动．(2)t ＝34T 时，质点8到达最上方，质点12开始向上运动，质点16没有运动．(3)t ＝T 时，质点8向下运动，质点12到达最上方，质点16开始向上运动．知识梳理 1.(1)①波源 ②介质(2)①形式能量迁移 ②波源的 ③相同 ④4A 零 2.(1)垂直波峰波谷 (2)同一直线密部疏部 3.(1)相同 (2)介质 (3)波源波源二、基础导引 (1)若波沿x 轴正方向传播，图乙为点L 的振动图象． (2)若波沿x 轴负方向传播，图乙为点N 的振动图象．知识梳理 1.平衡位置位移正弦 2．各质点三、基础导引 1.(1)凸起的最高点在图中由M 向P 移动；不是；M 在竖直方向上运动． (2)K 点；凹下最低的位置由K 向Q 移动． (3)0. 2.BD知识梳理 1.(2)加强减弱 (3)整数倍奇数倍 2.(1)相差不多更小课堂探究例1 D 跟踪训练1 BC例2 (1)均沿y 轴正方向 (2)1.9 s (3)见解析图解析 (3)P 质点振动图象如图所示．跟踪训练2 (1)4 m/s (2)见解析解析 (1)根据题意，说明0.3 s ＝1.5T ，T ＝0.2 s 从图中可以看出，波长λ＝0.8 m 根据波速公式，v ＝λT ＝0.80.2 m/s ＝4 m/s (2)如图所示例3 (1)a 、c 、e b 、d 、f (2)b 、d (3)见解析图解析 (2)因为S1、S 2振幅相同，振动最强区的振幅为2A ，最弱区的振幅为零，位移为零的是b 、d .e(3)图中对应时刻a 处在两波谷的交点上，即此刻a 在波谷，同理在波峰，所以所对应的波形如图所示．跟踪训练3 (1)f 2<f <f 1 (2)70跟踪训练4 (1)(4n ＋3) m 或(4n ＋1) m ，(n ＝0、1、2、…)(2)0.84n ＋3 s 或0.84n ＋1 s(n ＝0、1、2、…) (3)(20n ＋15) m/s 或(2n ＋5) m/s ，(n ＝0、1、2、…) (4)向左 (5)见解析解析 (5)若0.2 s 小于一个周期，说明波在0.2 s 内传播的距离小于一个波长．则：向左传播时，传播的距离x ＝3λ4＝3 m ；传播的时间t ＝3T4，得周期T ＝0.267 s ；波速v ＝15 m/s.向右传播时，传播的距离为λ4＝1 m ；传播的时间t ＝T4，得周期T ＝0.8 s ；波速v ＝5 m/s. 分组训练1．BC 2.D 3.BC 4.B 5.AD 6.AD课时规范训练1．C 2.AB 3．BC 4．B 5．ABD 6．C 7．BCD8．(1)沿y 轴正方向 (2)4.4 cm －0.4 cm 9．(1)2 m/s (2)0.3 m/s(3)(0.8＋n ) m/s(n ＝0,1,2,3，…)。

2021高考物理第一轮复习专题机械振动机械波学案鲁科版

2021高考物理第一轮复习专题机械振动机械波学案鲁科版【本讲教育信息】一. 教学内容：机械振动、机械波本章的知识点：（一）机械振动 1、简谐运动（1）机械振动和回复力回复力f ：使振动物体返回平稳位置的力叫做回复力。

它时刻指向平稳位置。

回复力是以成效命名的力，它是振动物体在振动方向上的合外力，可能是几个力的合力，也可能是某一个力的分力。

并不一定是物体受的合外力。

（2）弹簧振子的振动①弹簧振子：一个物体和一根弹簧构成弹簧振子。

需要条件：物体可视为质点，弹簧为轻质弹簧，忽略一切阻力和摩擦。

②简谐振动：物体在跟位移大小成正比，同时总是指向平稳位置的力作用下的振动。

受力特点：f =－kx 。

能够由回复力f =－kx 证明一种运动为简谐运动。

2、振动的描述①简谐运动的振幅、周期和频率：振幅A ：物体偏离平稳位置的最大距离。

标量，反映振动的强弱和振动的空间范畴。

周期T 和频率f ：描述振动快慢的物理量。

其大小由振动系统本身的性质决定，因此也叫固有周期和固有频率。

②简谐运动的振动图像：物理意义：表示振动物体的位移随时刻变化的规律。

横轴表示时刻，纵轴表示质点在不同时刻偏离平稳位置的位移。

需要注意的是振动图像不是质点的运动轨迹。

简谐运动的振动图像为正（余）弦函数曲线。

振动图像的应用：①可读取A 、T 及各时刻的位移；②判定v 、x 、f 、a 、的方向及变化情形和E k 、E p 的变化情形。

③简谐运动的公式表达；t TA x π2sin= 3、单摆①单摆，在小振幅条件下单摆作简谐振动在一条不可伸长的轻质细线下端拴一质点，上端固定，如此的装置就叫单摆。

单摆振动在偏角专门小（θ＜5°）的情形下，才能够看成是简谐运动。

单摆做简谐运动的回复力为重力在垂直于摆线方向上的分力。

等效摆长：单摆的摆长是悬点到球心的距离。

图1单摆模型中的摆长为圆的半径减去球的半径，图2中的摆长不断的在变化，它先以摆长l 1摆动半个周期，再以摆长l 2摆动半个周期。