(浙江选考)2020版高考物理总复习第十章2第2节机械波课件

图象
方法
同侧法：质点的振动方向与波
的传播方向在波的图象的同一
侧．如图所示
当已知质点振动方向判断波的传播方向时，仍应用上述方法，
只不过是上述方向的逆向思维．
【典题例析】 (2019·杭州质检)一列简谐横波沿 x 轴传播，t＝0 时刻的 波形如图甲所示，此时质点 P 正沿 y 轴负方向运动，其振动图 象如图乙所示，则该波的传播方向和波速分别是( )
(1)若波速向右，波速多大？ (2)若波速向左，波速多大？ (3)若波速大小为 74 m/s，波速方向如何？
解析：(1)波向右传播时，传播距离Δ x 满足 Δ x＝kλ＋38λ(k＝0，1，2，3…) 由Δ t＝Δvx知 传播时间满足Δ t＝kT＋38T(k＝0，1，2，3…)
由于 3T＜t2－t1＜4T 因此 k 取 3 故 Δt＝3T＋38T 由波形图知 λ＝8 m 波速 v＝Tλ 解得 v＝54 m/s.
波的多解问题 【知识提炼】 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Δ t 与周期 T 的关系不明确； ②空间周期性：波传播距离Δ x 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． a．质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能． b．质点由平衡位置开始振动，则起振方向有向上、向下(或向 左、向右)两种可能． c．只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传播的 可能，即沿 x 轴正方向或沿 x 轴负方向的传播． d．只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能．
二、波的图象
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，如图所示．
质点 B 振动方向向上，质点 C 振动方向向
下
图象
方法 “上、下坡”法：沿着波的传播方向 看，上坡的点向下振动，下坡的点向 上振动，即“上坡下、下坡上” 例如：图中，A 点向上振动，B 点向 下振动，C 点向上振动
图象
方法 逆向描迹法：逆着波的传播方向用铅笔 描波形曲线，笔头向上动，质点的振动 方向向上，笔头向下动，质点的振动方 向就向下
解析：(1)若波沿 x 轴正向传播，则传播距离为 Δ x＝Δ x1＋nλ＝(2＋8n) m，n＝0，1，2… v＝ΔΔ xt ＝20＋.085n m/s＝(40＋160n) m/s，n＝0，1，2… 若波沿 x 轴负向传播，则传播距离为 Δ x′＝Δ x2＋nλ＝(6＋8n) m，n＝0，1，2… v′＝ΔΔx′t ＝60＋.085n m/s＝(120＋160n) m/s，n＝0，1，2….
(2)波向左传播时，传播距离Δ x 满足 Δ x＝kλ＋58λ(k＝0，1，2，3，…) 传播时间满足Δ t＝kT＋58T(k＝0，1，2，3…) 由 3T＜t2－t1＜4T 可知 k 取 3 故Δ t＝3T＋58T 波速 v＝Tλ 解得 v＝58 m/s.
(3)波速大小为 74 m/s 时，波在Δ t 时间内传播的距离为Δ x＝ vΔ t＝74×0.5 m＝37 m＝(4λ＋5) m 所以波向左传播．
2．多普勒效应：波源___相__对__观__察__者___运动时，观察者观察到的 频率高于或低于波的实际频率的现象． 3．惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子 波 的 __波__源___ ， 其 后 任 意 时 刻 ， 这 些 子 波 在 波 前 进 方 向 上 的 ____包__络__面______就是新的波面．
波动图象与振动图象
【知识提炼】
1．两种图象的比较
图象类型
振动图象
波动图象
研究对象
某一振动质点
沿波传播方向所有质点
某一质点位移随时间 某时刻所有质点相对平衡
研究内容
变化规律
位置的位移
图象
图象类型
振动图象
波动图象
表示某时刻各质点 物理意义 表示某质点各个时刻的位移
的位移
(1)波长、振幅
(1)周期、振幅
(2)任意一质点该时
图象信息 (2)各时刻质点的位移
刻的位移
(3)速度、加速度的方向 (3)任意一质点在该
时刻加速度的方向
图象类型
振动图象
波动图象
形象比喻
记录着一个人一段时 记录着许多人某时刻动 间内活动的录像带 作、表情的集体照片
图象变化
随时间推移图象延续，随时间推移，图象沿传
但已有形状不变
播方向平移
解析：选 C.质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波， 而质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波， 可知只有 C 项正确．
2．(2019·舟山月考)用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形 成一列简谐横波．某一时刻的波形如图所示，绳上 a、b 两质点 均处于波峰位置．下列说法正确的是( )
一个完整曲线 对应横坐标
一个周期
一个波长
2.波的传播方向与质点振动方向的互判方法
已知质点振动方向可判断波的传播方向，或已知波的传播方向
和某时刻的图象可判断介质质点的振动方向，常用的方法如下：
图象
方法
微平移法：沿波的传播方向将波的图象进行
一微小平移，然后由两条波形曲线来判断
由图可判定：t 时刻质点 A 振动方向向下，
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 1 所示，a、b 是波上的两个 质点．图 2 是波上某一质点的振动图象．下列说法正确的是 ()
图1图2Βιβλιοθήκη 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 的小
C．图 2 可以表示质点 a 的振动
第十章 机械振动与机械波
第 2 节 机械波
一、机械波的形成和传播特点 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
A．沿 x 轴负方向，60 m/s B．沿 x 轴正方向，60 m/s C．沿 x 轴负方向，30 m/s D．沿 x 轴正方向，30 m/s
[审题指导] 由波动图象可读出波长；由振动图象可读出周期； 由 P 点的振动方向可确定波的传播方向． [解析] 由题图甲知，波长 λ＝24 m，由题图乙知 T＝0.4 s．根 据 v＝Tλ可求得 v＝60 m/s，故 C、D 项错误．根据“同侧法” 可判断出波的传播方向沿 x 轴负方向，故 A 项正确，B 项错误． [答案] A
3．如图所示为简谐横波在某一时刻的波形图，已知此时质点 A 正向上运动，如图中箭头所示．由此可断定此横波( )
A．向右传播，且此时质点 B 正向上运动 B．向右传播，且此时质点 C 正向下运动 C．向左传播，且此时质点 D 正向上运动 D．向左传播，且此时质点 E 正向下运动
解析：选 C.如图所示，对 A 点由“同侧 法”，知波向左传播，然后将“同侧法” 用于其他点，得质点 B、C 向下振动， 质点 D、E 向上振动．
A．4 m、6 m 和 8 m
B．6 m、8 m 和 12 m
C．4 m、6 m 和 12 m
D．4 m、8 m 和 12 m
[解析] 根据题意，有以下三种情况符合要求： ab＝6 m，即λ21＝6 m，λ1＝12 m
cd＝6 m，即 λ2＝6 m
ef＝6 m，即32λ3＝6 m，λ3＝4 m，故 C 正确，A、 B、D 错误． [答案] C
A．只有①②④ C．只有②③
B．只有①④ D．只有①③
解析：选 B.①、④中孔或障碍物的尺寸与波长相差不多或比波 长小，所以能发生明显的衍射现象，而②、③中孔或障碍物比
波长大得多，衍射现象不明显．
2．(2017·11 月浙江选考)有两列频率相同、振动方向相同、振 幅均为 A、传播方向互相垂直的平面波相遇发生干涉．如图所 示，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，a 为波谷与波谷相遇 点，b、c 为波峰与波谷相遇点，d 为波峰与波峰相遇点，e、g 是 a、d 连线上的两点，其中 e 为连线的中点，则( )
(2)当波速为 280 m/s 时，有 280＝120＋160n n＝1，所以波沿 x 轴负向传播 T＝λv＝315 s 所以 P 质点第一次到达波谷所需最短时间为： t＝34T＝1340 s≈2.1×10－2 s. 答案：见解析
波的特性 【题组过关】 1．下列各图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(①、 ②图)或障碍物(③、④图)，其中能发生明显衍射现象的有( )
三、波的特有现象 1．一切波都能发生反射、折射、衍射、干涉．其中衍射、干涉 是波特有的性质． (1)衍射：波绕过障碍物继续传播的现象． 能够发生明显的衍射现象的条件是：障碍物(或小孔)的尺寸比 波长__小___或相差不多．
(2)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___，这种现象叫做波的干涉．产生干涉的 必要条件是：两列波的频率__相__同___．在稳定的干涉区域内，振 动加强点始终__加__强___，振动减弱点始终__减__弱___． 波峰和波峰叠加得到振动___加__强__点，波谷和波谷叠加也得到振 动__加__强___点，波峰和波谷叠加得到振动__减__弱___点．
答案：(1)54 m/s (2)58 m/s (3)波向左传播
考向 2 波的双向性多解 2．(2019·湖州检测)一列简谐横波在 x 轴上传播，在 t1＝0 和 t2 ＝0.05 s 时，其波形分别用如图所示的实线和虚线表示，求：
(1)这列波可能具有的波速； (2)当波速为 280 m/s 时，波的传播方向如何？以此波速传播时， x＝8 m 处的质点 P 从平衡位置运动至波谷所需的最短时间是多 少？
求解波的多解问题的解题步骤
(1)根据初末两时刻的波形图确定传播距离与波长的关系通式．
(2)根据题设条件判断产生多解的原因．
(3)根据波速公式
v＝ΔΔ
x或 t
v＝Tλ ＝λf
求波速．
【题组过关】 考向 1 波的周期性多解 1．如图所示实线是一列简谐横波在 t1＝0 时刻的波形，虚线是 这列波在 t2＝0.5 s 时刻的波形，这列波的周期 T 符合：3T＜t2 －t1＜4T，问：
(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．
【典题例析】
(2019·绍兴联考)一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列
波上正好经过平衡位置的两质点相距 6 m，且这两质点之间的
波峰只有一个，则该简谐波可能的波长为( )
频率(周期)之间满足公式：v＝___λ_f___＝Tλ . (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．
A．a、b 两点之间的距离为半个波长 B．a、b 两点振动开始时刻相差半个周期 C．b 点完成全振动次数比 a 点多一次 D．b 点完成全振动次数比 a 点少一次
解析：选 D.由题图知 a、b 两点之间的距离为一个波长，a、b 两点振动开始时刻相差一个周期，知 A、B 错误；由波是向右 传播的，知 C 错误，D 正确．
机械波的描述 【题组过关】 1 ． (2019·丽 水 调 研 ) 关 于 横 波 与 纵 波 ， 下 列 说 法 中 正 确 的 是 () A．质点上下振动形成的波是横波 B．质点水平振动形成的波是纵波 C．波沿水平方向传播，质点在竖直方向上下振动，这类波是 横波 D．质点在水平面内振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波
D．图 2 可以表示质点 b 的振动
解析：选 D.图 1 为波的图象，图 2 为振动图象．t＝0 时刻，a 质点在波峰位置，速度为零，加速度最大；b 质点在平衡位置， 加速度为零，速度最大，故选项 A、B 错；在波的图象中，根 据同侧法由传播方向可以判断出质点的振动方向，所以 t＝0 时 刻，b 质点在平衡位置且向下振动，故选项 C 错，D 对．