物理新高考(京津鲁琼)课件第十四章机械振动与机械波光电磁波与相对论第2讲

自测3 (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
研透命题点
命题点一 机械波的形成与传播
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，任一质点的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)振源经过一个周期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＝Tλ ＝λf.
某时刻波刚好传播到x＝12 m处，波形图象如图5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
图5
命题点二 波动图象和振动图象的理解和应用
图象类型
振动图象
例6 (多选)(2019·福建省南平市第一次质检)如图11所示是水平面上两列频率相 同的简谐波在某时刻的叠加情况，图中实线为波峰，虚线为波谷.已知两列波 的振幅均为2 cm，波速为2 m/s，波长为8 cm，E点是B、D和A、C连线的交点. 下列说法中正确的是
√A.A、C两处两质点是振动减弱的点
B.B、D两处两质点在该时刻的竖直高度差是4 cm C.E处质点是振动减弱的点
个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s.下列说法正确的是
A.该水面波的频率为6 Hz
√B.该水面波的波长为3 m
C.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去
√D.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移
类型2 波动与质点振动的综合分析
例2 (多选)(2017·全国卷Ⅲ·34(1)改编)如图3，一列简谐横波沿x轴正方向传播，
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 ，有波峰和波谷. (2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向 在同一直线上 ，有疏部和密部.
4.机械波的描述 (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. ①在横波中，两个相邻波峰(或波谷)间的距离等于 波长 . ②在纵波中，两个相邻密部(或疏部)间的距离等于 波长 . (2)频率(f)：波的频率等于 波源 振动的频率. (3)波速(v)：波在介质中的传播速度，由 介质 本身的性质决定. (4)波长、频率(或周期)和波速的关系：v＝Tλ＝_λ_f_.
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. 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. (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.
2.波的传播方向与质点振动方向的互判方法
内容
“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” 波形图上某点表示传播方向和 法 振动方向的箭头在图线同侧
图象
“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
类型1 机械波及波速公式的应用
的波形，已知A、B两点间距离a＝9 m，则以下说法中正确的是
A.若周期大于4 s，波可能向右传播
√B.若周期为4 s，波一定向右传播
√C.若波速为8.5 m/s，波一定向左传播
√D.该波波速可能的最小值为0.5 m/s
图10
命题点四 波的干涉、衍射和多普勒效应
1.波的干涉现象中加强点、减弱点的判断方法
点，此时O点正通过平衡位置向上运动，OM间还有一个波谷，则
A.波Ⅰ的波长为4 m
√B.N点振动周期为4 s
C.t＝3 s时，N点恰好处于波谷
图2
√D.当M点处于波峰时，N点也一定处于波峰
变式1 (多选)(2016·全国卷Ⅰ·34(1)改编)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正
平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近.该同学发现从第1
波动图象
研究对象
一振动质点
沿波传播方向的所有质点
一质点的位移随时间的变化 某时刻所有质点的空间分布
研究内容
规律
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
(1)波长、振幅
(1)质点振动周期
(2)任意一质点在该时刻的位移
(2)质点振幅
图象信息
(3)任意一质点在该时刻的加速
(3)某一质点在各时刻的位移
√D.经0.02 s，B处质点通过的路程是8 cm
度方向
(4)各时刻速度、加速度的方向
(4)传播方向、振动方向的互判
随着时间推移，图象延续，但 随着时间推移，波形沿传播方
图象变化
已有形状不变
向平移
一完整曲线占横 坐标的距离
表示一个周期
表示一个波长
例4 (多选)(2018·广东省深圳市第一次调研)一列简谐横波在t＝0时刻的图象如 图6甲所示，平衡位置位于x＝15 m处的A质点的振动图象如图乙所示，下列说 法中正确的是
图6
√A.这列波沿x轴负方向传播
B.这列波的波速是
5 3
m/s
√C.从t＝0开始，质点P比质点Q晚0.4 s回到平衡位置
√D.从t＝0到t＝0.1 s时间内，质点Q的加速度越来越小
变式4 (多选)如图7甲为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置 为x＝1 m处的质点，Q是平衡位置为x＝4 m处的质点，图乙为质点Q的振动图 象，则
√B.P、Q两质点运动的方向始终相反
C.当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置
√D.当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰
例3 (多选)(2018·河南省濮阳市第三次模拟)一列简谐横波沿x轴正方向传播，
在t＝0时刻的波形图如图4所示.已知波速为0.4 m/s，且波刚传到c点.下列选项正
自测2 (多选)简谐横波某时刻的波形如图1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
图1
二、波的干涉和衍射现象 多普勒效应
实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5 s时的波形图.已知该简谐波的周期大于
0.5 s.关于该简谐波，下列说法正确的是
√A.波速为6 m/s
√B.频率为1.5 Hz
C.t＝1 s时，x＝1 m处的质点处于波峰
√D.t＝2 s时，x＝2 m处的质点经过平衡位置
图3
变式2 (多选)(2016·全国卷Ⅲ·34(1)改编)由波源S形成的简谐横波在均匀介质中 向左、右传播.波源振动的频率为20 Hz，波速为16 m/s.已知介质中P、Q两质点 位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S 的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 m.P、Q开始振动后，下列判断正确 的是 A.P、Q两质点运动的方向始终相同
例1 (多选)(2018·浙江11月选考·16)如图2所示，两种不同材料的弹性细绳在O
处连接，M、O和N是该绳上的三个点，OM间距离为7.0 m，ON间距离为5.0 m，
O点上下振动，则形成以O点为波源向左和向右传播的简谐横波Ⅰ和Ⅱ，其中
波Ⅱ的波速为1.0 m/s.t＝0时刻O点处在波谷位置，观察发现5 s后此波谷传到M
5.波的图象 (1)坐标轴：横坐标表示沿波传播方向上各个质点的 平衡位置 ，纵坐标表示 该时刻各个质点离开平衡位置的 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.
自测1 (多选)关于机械波，下列说法正确的是
A.在传播过程中，介质中的质点随波的传播而迁移
√B.周期或频率，只取决于波源，而与v、λ无直接关系 √C.波速v取决于介质的性质，它与T、λ无直接关系 √D.一切波都能发生衍射现象
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…).
例5 (多选)简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距10 m
的两质点，波先传到P，当波传到Q开始计时，P、Q两质点的振动图象如图9所
图8
√A.该波的传播速度为200 m/s
B.该波是沿x轴负方向传播的
√C.从t0时刻起，a、b、c三质点中b最先回到平衡位置 √D.从t0时刻起，经0.015 s质点a回到平衡位置
命题点三 波传播的周期性和多解性问题
1.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：波传播的距离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：质点动的方向沿y轴正方向
B.该波从P传到Q的时间可能为7 s
C.该波的传播速度可能为2 m/s
√D.该波的波长可能为6 m
图9
变式6 (多选)一列横波沿直线传播，在波的传播方向上有A、B两点.在t时刻A、
B两点间形成如图10甲所示的波形，在(t＋3 s)时刻A、B两点间形成如图乙所示
确的是
√A.波源的振动周期为0.2 s
√B.t＝0时，质点d沿y轴正方向运动
√C.t＝0时，质点a的加速度比质点b的加速度小
D.质点a比质点b先回到平衡位置
图4
变式3 (多选)(2016·天津理综·7)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
π (2t)
m，它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播，
图7
√A.t＝0.15 s时，质点Q的加速度达到正向最大 √B.t＝0.15 s时，质点P的运动方向沿y轴负方向
C.从t＝0.10 s到t＝0.25 s，该波沿x轴正方向传播了6 m D.从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点P通过的路程为30 cm
变式5 (多选)(2018·辽宁省丹东市一模)一列简谐横波在某均匀介质中沿x轴传 播，从x＝3 m处的质点a开始振动时计时，图8甲为t0时刻的波形图且质点a正沿 y轴正方向运动，图乙为质点a的振动图象，则下列说法正确的是
1.波的干涉和衍射 波的干涉
波的衍射
两列波的频率必须 相同，相 产生明显衍射的条件：障碍物或孔的
条件
位差保持不变
_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：声源和观察者之间有 相对运动 (距离发生变化)； (2)现象：观察者感到 频率 发生变化； (3)实质：声源频率不变，观察者接收到的 频率 变化.
大一轮复习讲义
第十四章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论
第2讲 机械波
内容索引
NEIRONGSUOYIN
过好双基关 研透命题点 课时作业
回扣基础知识 训练基础题目 细研考纲和真题 分析突破命题点 限时训练 练规范 练速度
过好双基关
一、机械波
1.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)传播振动形式、传播 能量 、传播信息. (2)质点不随波 迁移 .
(1)公式法：
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)
λ 2
(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) λ (n＝0,1,2…)，则振动加强； 2