高三物理一轮复习 第10章 第2讲 机械波(选修3-4)
2020《复习方案》高考物理人教版一轮复习讲义：选修3-4 第2讲 机械波 Word版含答案
姓名，年级：时间：第2讲机械波考点1 波的形成与传播1．波的形成:机械振动在介质中传播形成机械波．2．波的传播规律（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．波是传递能量的一种重要方式．(3)波从一种介质进入另一种介质,由于介质不同，波长和波速可以改变，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＝错误!＝λf.1．如图甲所示，某均匀介质中各质点的平衡位置在同一条直线上，相邻两点间距离为d。
质点1开始振动时速度方向竖直向上,振动由此开始向右传播．经过时间t,前13个质点第一次形成如图乙所示的波形．关于该波的周期与波长说法正确的是（ D )A。
错误!t，9d B。
错误!t,8dC.t2，9d D.错误!，8d解析：根据振动的周期性和波的传播特点可知,质点13此时的振动方向向下，而波源的起振方向向上,所以从质点13算起，需要再经错误!时间振动的方向才能向上，即与波源的起振方向相同，图上还有半个波长的波没有画出，设周期为T，则t＝错误!T＋错误!＝2T,即T＝错误!;相邻波峰（或波谷)间的距离等于波长,由题意知波长为8d，故D正确．2．（2019·福建泉州检测）（多选）如图甲所示，沿波的传播方向上有间距均为0.1 m的六个质点a、b、c、d、e、f，均静止在各自的平衡位置，t＝0时刻振源a从平衡位置开始沿y轴正方向做简谐运动，其运动图象如图乙所示，形成的简谐横波以0.1 m/s的速度水平向右传播，则下列说法正确的是( ABE ）A．这列波的周期为4 sB．0~4 s时间内质点b运动路程为6 cmC．4~5 s时间内质点c的加速度在减小D．6 s时质点e的振动方向沿y轴正方向E．质点d起振后的运动方向始终与质点b的运动方向相反解析:由图乙可知振源a的振动周期T＝4 s，则这列波的周期为4 s，A选项正确；因b点距振源的距离为0.1 m,错误!＝1 s，则在t＝1 s时b质点才开始振动，则0～4 s时间内质点b实际只振了3 s,运动路程为s＝A×3＝6 cm，B选项正确；波长λ＝vT＝0。
高中物理选修3-4机械波_
机械波一、机械波的产生和传播波的概念1.机械波：机械振动在弹性介质中的传播2.形成条件（1）波源：振源波源、波的发源地，最先振动的质点，不是自由振动，而应是受迫振动，有机械振动，不一定有机械波，有机械波必有机械振动。
（2）介质：介质应具有弹性的媒质，这里的弹性与前述弹性不同，能形成波的媒质叫弹性媒质。
3.波的特点和传播（1）把介质看成是由大量的质点构成的，规定离振源近的称为前一质点，离振源远的称为后一个质点。
相邻的质点间存在着相互作用力，振动时，前一质点带动后一质点振动（2）机械波传播的只是振动的形式和能量，各个质点只在各自的平衡位置附近往复振动，不随波的传播而迁移（水中的树叶）（3）质点做受迫振动，质点的振幅、振动周期和频率都与波源的相同（4）各质点开始振动(即起振)的方向均相同（5）振动速度和波速的区别。
波速一般指的是一列波沿水平方向运动的速度，一般是匀速的；振动速度则指的是质点某一刻的瞬时速度，方向一般是沿竖直方向的，其速度大小是不停改变的。
在均匀媒质中波是匀速、直线前进的，波由一种媒质进入另一种媒质，f不变，而v变，而质点的振动是变加速运动，二者没有必然联系，不能混淆。
4.波的意义（1）传播振动的能量——启动受迫（机械波传播机械能，电磁波传播电磁能。
）（2）传播振动的形式——振幅周期频率（振源如何振动，质点就如何振动）（3）传播信息（声波、光波、电磁波）5.波的分类（1）横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直，有波峰(凸部)和波谷(凹部)（如水波）（2）纵波：质点的振动方向与波的传播方向共线，有密部和疏部（如声波）二、机械波的图象1.波的图象（简谐波图像为正弦或余弦曲线）用x表示波的传播方向的各个质点的平衡位置，用y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，并规定在横波中位移的方向向上为正。
纵轴：某一时刻介质的各个质点偏离平衡位置的位移横轴：介质各个质点的平衡位置2.波动图象的信息：（1）波长、振幅（2）任意一质点此刻的位移（3）任意一质点在该时刻加速度方向（4）由传波方向确定振动方向；由振动方向确定传播方向。
高三物理人教版一轮复习课件：选修3-4 第2讲机械波
平衡位置 _____和_____都相同，各质点只在自己的__________ 附近振
振幅
周期
动。
2．波的分类
传播方向 (1)横波：质点的振动方向与__________ 垂直，突起部分 凹陷 部分叫波谷。 叫波峰，_____ 一条直线 (2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在__________ 密部 ，质点分布疏的叫_____ 疏部 。 上，质点分布密的叫_____
位移。
归纳领悟 振动图象与波动图象的比较 振动图象 研究对象 研究内容 一振动质点 一质点位移随 时间变化规律 波动图象 沿波传播方 向所有质点 某时刻所有质点 的空间分布规律
图象
振动图象 物理意义 图象变化 一完整曲 线占横坐 标距离 形状 正弦函数或余弦函数的图象 表示一个周期 表示一质点在 各时刻的位移 随时间推移图象延
2．对波长、波速及频率概念的理解 (1)对波长的理解 ①在波的传播方向上，两个相邻的振动步调总相同的质点 间的距离。 ②质点振动一个周期，波传播的距离。 ③在横波中，两个相邻的波峰或波谷之间的距离。 ④在纵波中，两个相邻的密部或疏部之间的距离。 ⑤在简谐横波波形图线中，一个完整的正弦曲线在横轴所 截取的距离。 ⑥波长反映了机械波在传播过程中的空间周期性。
波动图象 表示某时刻 各质点的位移 随时间推移，图
续，但已有形态不变 象沿传播方向平移 表示一个波长
波特有的现象
基础自测 3.如图所示为观察水面波衍射的实验 装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个 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)之间距离表示一个波长，则对波经过孔后的传播情况，下 列描述不正确的是( ) A．此时能明显地观察到波的衍射现象 B．挡板前后波纹间距离相等
高三物理一轮复习 2 机械波课件(选修3-4)
【解析】 当孔的尺寸比波长大时，会发生衍射现象，只 不过不明显．只有当孔、缝或障碍物的尺寸跟波长相差不多， 或者比波长更小时，才会发生明显的衍射现象，切不可把此条 件用来判断波是否发生了衍射现象．
【答案】 BC
[热点考向剖析] 考向一 波的形成和传播 1．在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距 离叫波长． 2．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． 3．介质中每个质点做的都是受迫振动，所以任一质点的 振动频率和周期都和波源相同．因此可以断定：波从一种介质 进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可以 改变，但频率和周期都不会改变．
[练一练] 如图所示是一列简谐波在t＝0时刻的波形图，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 cm B．这列简谐波的周期为5.0 s C．这列简谐波在该介质中的传播速度为25 cm/s D．这列简谐波沿x轴正向传播
【解析】 机械波的产生条件是有波源和介质．由于介质 中的质点依次带动由近及远传播而形成波，所以选项A和B正 确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质 中其速度大小不变；而质点振动的速度和方向都随时间周期性 地发生变化，选项C错误；波源一旦将振动传给了介质，振动 就会在介质中向远处传播，当波源停止振动时，介质仍然继续 传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而停止传播， 选项D错误．
__________ 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__．
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
高中物理选修3-4机械波重要知识点
高中物理选修3-4机械波重要知识点描述机械波的物理量——波长、波速和频率(周期)的关系⑴波长λ：两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长。
振动在一个周期内在介质中传播的距离等于波长。
⑵频率f：波的频率由波源决定，在任何介质中频率保持不变。
⑶波速v：单位时间内振动向外传播的距离。
波速的大小由介质决定。
波的干涉和衍射衍射：波绕过障碍物或小孔继续传播的现象。
产生显著衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多。
干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，使某些区域振动减弱，并且振动加强和振动减弱区域相互间隔的现象。
产生稳定干涉现象的条件是：两列波的频率相同，相差恒定。
稳定的干涉现象中，振动加强区和减弱区的空间位置是不变的，加强区的振幅等于两列波振幅之和，减弱区振幅等于两列波振幅之差。
判断加强与减弱区域的方法一般有两种：一是画峰谷波形图，峰峰或谷谷相遇增强，峰谷相遇减弱。
二是相干波源振动相同时，某点到二波源程波差是波长整数倍时振动增强，是半波长奇数倍时振动减弱。
干涉和衍射是波所特有的现象。
高中物理选修3-4重要知识点相对论的时空观经典物理学的时空观(牛顿物理学的绝对时空观)：时间和空间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间与时间之间没有任何联系。
相对论的时空观(爱因斯坦相对论的相对时空观)：空间和时间都与物质的运动状态有关。
相对论的时空观更具有普遍性，但是经典物理学作为相对论的特例，在宏观低速运动时仍将发挥作用。
时间和空间的相对性(时长尺短)1.同时的相对性：指两个事件，在一个惯性系中观察是同时的，但在另外一个惯性系中观察却不再是同时的。
2.长度的相对性：指相对于观察者运动的物体，在其运动方向的长度，总是小于物体静止时的长度。
而在垂直于运动方向上，其长度保持不变。
高中物理选修3-4知识点电磁波与机械波的比较共同点：都能产生干涉和衍射现象;它们波动的频率都取决于波源的频率;在不同介质中传播，频率都不变。
高中物理选修3-4：机械波知识点归纳
高中物理选修3-4：机械波知识点归纳一、机械波的形成和传播1.机械波（1）定义：机械振动在介质中的传播，形成机械波（2）产生条件：振源和介质名师提醒：（1）介质是能够传播机械振动的物质，其状态可以是固、液、气中的任意一种（2）波的传播方向为振动传播的方向2.机械波的形成：介质中相邻质点之间有相互作用力，当振源质点振动时，它就会带动相邻的质点振动，这样会使各个质点都重复振源质点的运动从而振动起来，这样振源的机械振动就在介质中由近及远地传播开来；但是在振动过程中，各个质点的振动步调并不一致，后面质点的振动总是要比前面质点的振动情况滞后一段时间。
这样，在同一时刻，介质中的各个质点离开平衡位置的位移是不同的，从而形成凸凹相间（疏密相间）的波形。
3.机械波的传播特点(1)机械波传播的是振动形式和能量．质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波定向迁移．(2)介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同，而且各质点开始振动的方向与振源开始振动的方向相同，即各质点的振动方式与振源的振动方式完全一致．即各质点的起振方向相同．(3)离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动.（4）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．名师提醒：波传播的是振动形式和能量而质点不随波迁移二、横波与纵波：区分两者应从振动方向与波的传播方向的关系进行(1)横波：质点振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫横波．横波有凸部(波峰)和凹部(波谷)．抖动绳子一端而在绳子上所形成的波就是横波，水表面的波可以近似看做横波．(2)纵波：质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波．纵波有密部和疏部．声波是最常见的纵波，地震所产生的波既有横波又有纵波．名师提醒：绳波是横波、声波是纵波、地震波既有横波也有纵波三、简谐波：不管是横波还是纵波，如果传播的振动是简谐运动，这种波就是简谐波四、波长1.定义：沿波的传播方向，任意两个相邻的同相振动的质点之间的距离（包含一个“完整的波”），叫做波长，常用表示名师提醒：“同相振动”的含义是“任何时刻相位都是相同的”或者说“任何时刻振动情况总是相同的”2.关于波长的几种说法（1）两个相邻的、在振动过程中相对平衡位置的位移总是相等的质点之间的距离等于波长（2）在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻的密部（疏部）中心之间的距离等于波长（3）波长反映了波在空间上的周期性五.振幅1、定义：在波动中，各质点离开平衡位置的最大距离，即其振动的振幅，也称为波的振幅，一般用A表示2、物理意义：波的振幅大小是波所传播的能量的直接量度六.频率1、定义：波在传播过程中，介质中质点的频率都相同，这个频率被称为波的频率，用f表示2、频率与周期的关系：七、波速1、定义：波在介质中传播的速度；它等于波在介质中传播的距离与所用时间的比值2、公式：3、波长、波速、周期（频率）之间的关系：八、横波的图像波的图象反映了在某时刻介质中的各质点离开平衡位置的位移情况，图象的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，如图所示．图象的应用：(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的方向，并能比较其大小．(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．九、振动图像与波动图像的比较十、波的叠加原理1、波的独立传播原理：几列波相遇后能够保持各自的运动状态继续传播，这一原理叫做波的独立传播原理2、波的叠加原理：在几列传播的重叠区域内，质点要同时参与几列波引起的振动，质点的总位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和，这就是波的叠加原理十一、波的干涉现象1、波的干涉：频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终加强，另一些区域的质点振动始终减弱，并且这两种区域互相间隔、位移保持不变，这种稳定的叠加现象（图样）叫做波的干涉2、两列波干涉的条件：频率相同十二、波的衍射现象1、波的衍射：波能够绕到障碍物后面传播的现象，叫做波的衍射2、产生明显衍射现象的条件：障碍物（或孔）的尺寸与波长相差不多或者比波长小十三、多普勒效应1．多普勒效应：当波源与观察者之间有相对运动时，观察者会感到波的频率发生了变化，这种现象叫多普勒效应．2．接收到的频率的变化情况：当波源与观察者相向运动时，观察者接收到的频率变大；当波源与观察者背向运动时，观察者接收到的频率变小．十四、多普勒效应的应用1、超声波测速：发射装置向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少可以知道车辆的速度2、医用“彩超”：向人体发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血液反射后被仪器接收。
高中物理选修3-4机械波知识点
高中物理选修3-4机械波知识点机械波是物理选修3-4课本的内容，高中生要学习哪些知识点?下面是店铺给大家带来的高中物理选修3-4机械波知识点，希望对你有帮助。
高中物理选修3-4机械波知识点1、机械波：机械振动在介质中的传播过程叫机械波，机械波产生的条件有两个：一是要有做机械振动的物体作为波源，二是要有能够传播机械振动的介质。
2、横波和纵波：质点的振动方向与波的传播方向垂直的叫横波。
质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的叫纵波。
气体、液体、固体都能传播纵波，但气体和液体不能传播横波，声波在空气中是纵波，声波的频率从20到2万赫兹。
3、机械波的特点：⑴每一质点都以它的平衡位置为中心做简振振动;后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动。
⑵波只是传播运动形式(振动)和振动能量，介质并不随波迁移。
4、横波的图象：用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。
简谐波的图象是正弦曲线，也叫正弦波。
简谐波的波形曲线与质点的振动图象都是正弦曲线，但他们的意义是不同的。
波形曲线表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移，振动图象则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移。
高中物理选修3-4重要知识点①简谐振动物体的周期和频率是由振动系统本身的条件决定的。
②单摆周期公式中的l是指摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离，一般也叫等效摆长。
单摆周期公式中的g，由单摆所在的空间位置决定，还由单摆系统的运动状态决定。
所以g也叫等效重力加速度。
由此可知，地球表面不同位置、不同高度，不同星球表面g值都不相同，因此应求出单摆所在地的等效g¢值代入公式，即g不一定等于9.8m/s2。
单摆系统运动状态不同g值也不相同。
例如单摆在向上加速发射的航天飞机内，设加速度为a，此时摆球处于超重状态，沿圆弧切线的回复力变大，摆球质量不变，则重力加速度等效值g¢=g+a。
再比如在轨道上运行的航天飞机内的单摆、摆球完全失重，回复力为零，则重力加速度等效值g¢=0，周期无穷大，即单摆不摆动了。
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__;
高三物理一轮复习 第10章 第2讲 机械波(选修3-4)
T 的时间,图甲的波形向x轴负方向平移了λ =2 m的距离,如图所示,因波向x
4
编辑课件 4
轴负方向传播,则此时P点的运动方向沿y轴负方向,B项正确;由图甲可以看 出,由于t=0.10 s时质点P不处于平衡位置或最大位移处,故从t=0.10 s到t=0.2 5 s,质点P通过的路程不为30 cm,D项错误。
长或者跟波长相差不多,故选项D也正确。
编辑课件
重难突破
重难一 波的图像
1.根据某时刻波形图画另一时刻波形图的方法 (1)特殊点法 在波形图像上取数个特殊点(波峰、波谷或平衡位置),先根据波传播的 方向确定它们的振动方向,再判断Δt后各点运动到什么位置,最后连成曲 线,即为另一时刻的波形图。 (2)平移法 由Δx=v·Δt,先计算出Δt时间内波传播的距离,再将原波形图沿波传播的方
波的衍射和波的干涉的比较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或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者小于波长衍射和干涉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振动强弱相间的区域某些区域总是加强某些区域总是减两列波的频率相同相位差恒定ppt课件3
浙江专用 物理
第2讲 机械波 编辑课件
知识梳理
一、机械波 1.机械波的形成条件:① 波源 ;② 介质 。 2.机械波的特点 (1)机械波传播的只是振动的③ 形式 和④ 能量 ,质点只在各自的 平衡位置附近振动,并不随波⑤ 迁移 。 (2)介质中各质点的振幅相同,振动周期和频率都与⑥ 波源 的振动周 期和频率相同。 (3)各质点开始振动(即起振)的方向均⑦ 相同 。
或,注v 意Tλ三 者分别由什么决定。
高考物理一轮复习 1.2 机械波课件 新课标选修34
考点三 波的图象与振动图象的综合应用 【典例3】 如图1－2－11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( )．
图 1－2－11
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轴正方向 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
内容衍射 和干涉
定义
现象
可观察到明显 现象的条件
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、孔或障碍 物的尺寸跟波 长相差不多或 者小于波长
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 振动减弱的
现象
干涉图样稳 定，振动强 弱区域相间 分布，加强 区、减弱区 位置不变
但原有形状不变
向平移
一个周期
一个波长
3.波长、波速、频率及其关系 (1)波长
在波动中，振动相位总是 相同的两个相邻质点间的
距离，用λ表示． (2)波速
波在介质中的传播速度．由 介质 本身的性质决定．
(3)频率
由 波决源定，等于 波源的振动频率．
(4)波长、波速和频率的关系
①v＝λf ②v＝Tλ
1．波的干涉与波的衍射的比较
图 1－2－10
解析 在处理相距一定距离的两个质点关系时必须尝试作出 两质点间在该时刻的最少波形，然后根据间距和波长关系求波长 (注意波的周期性)．波是由 A 向 B 传播的，而且在 A 到达波峰的 时刻，B 处于平衡位置向上运动，则 A、B 间最少14波长，所以有 λ＝4n4＋l 1，v＝Tλ ＝T4n4＋l 1＝0.44××04n.4＋5 1＝4n4＋.5 1，当 n＝0 时， v＝4.5 m/s，当 n＝1 时，v＝0.9 m/s，当 n＝2 时，v＝0.5 m/s 等．
人教版高中物理选修3-4知识点整理及重点题型梳理] 机械波的产生和传播
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人教版高中物理选修3-4知识点梳理重点题型（常考知识点）巩固练习机械波的产生和传播【学习目标】1．知道直线上波的形成过程．2．理解什么是机械波，确认波是传播振动形式和传递能量的一种方式．3．知道什么是横波、波峰和波谷．4．知道什么是纵波、密部和疏部．【要点梳理】要点一、机械波1．机械波的形成（1）介质：能够传播机械振动的物质叫介质，它可以是固、液、气三态中任意一种．可以把介质看成由许多质点构成，质点与相邻质点互相联系．（2）平衡位置：在没有外来振动之前，各个质点排列在同一直线上，各个质点所在位置称为各自的平衡位置．（3）波源：由于外来的扰动，在水、绳及空气的某一质点会引起振动，首先振动的这个质点即为波源．（4）由于介质之间存在着相互作用力，作为波源的质点就带动周围质点振动，波源周围质点跟着波源做受迫振动获得能量后，再带动邻近质点振动，于是振动就在介质中由近及远地传播．（5）尽管各个质点都在重复波源的振动，但是各个质点振动的步调是不一致的，沿着波的传播方向离波源远的质点开始振动的时间要落后于离波源近的质点．这就是说，在同一时刻，介质中各个质点离开平衡位置的位移是不相同的，这样就形成了凸凹相间（或疏密相间）的波形．2．均匀介质中的横波形成过程波源（被手握住的绳端）上、下做简谐振动，如图．水平均质绳上的振动传播过程，如图．要点二、机械波形成的条件及分类1．机械波形成的条件（1）有持续振动的波源．（也叫振源）（2）传播振动的介质．波源做简谐运动时，在均匀介质中传播形成简谐波．2．波的分类（1）横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷．（2）纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波．质点分布密的部分叫密部，分布疏的部分叫疏部．要点诠释：气体、液体、固体都能传播纵波，但气体不能传播横波因为气体不能发生剪切形变，无法传播横波．要点三、振动与波2．振动与波动的区别（1）从运动对象看：①振动是一个质点或物体以平衡位置为中心的往复运动．②波动是在波源的带动下，介质中大量质点依次发生振动而形成的集体运动．（2）从运动原因看：①振动是由于质点受回复力作用的结果．②波动是由于介质中相邻质点的带动的结果．（3）从能量变化看：①振动系统的动能和势能相互转化，对简谐运动来说，转化过程中总机械能保持不变．②波传播过程中，介质里每一振动质点的动能和势能同时达到最大，同时达到最小，质点的机械能在最大与最小值之间变化，而每个质点在不断地吸收和放出能量，因而波的传播过程也是能量的传播过程．3．“带动看齐”法分析质点的振动方向在波的传播中，靠近波源的质点带动后面的质点运动，离波源远的质点追随离波源近的质点．用“带动看齐”的思路可分析各个质点的振动方向．方法：在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点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，如图所示．4．波传播了运动形式，传递了能量，传递了信息（1）各质点都做受迫振动，其振动的频率（或周期）都与波源的频率（或周期）相同，各质点的起振方向都与波源相同，但不同步，离波源越远的质点振动越滞后．（2）机械波传播的是波源的运动形式和波源提供的能量，介质中各质点并不随波迁移，而是在自己的平衡位置附近振动．在横波中，波动方向与振动方向垂直．均匀介质中，波动是匀速运动，振动是变速运动．（3）介质中各质点靠弹力相互作用，前一质点带动后一质点振动，后一质点跟着前一质点，故可根据前一质点的位置而确定后一质点的运动方向．此外，若不计能量损失，在均匀介质中各质点振动的振幅应相同．（4）机械波在传播时也传递了信息．【典型例题】类型一、机械波的理解例1．在机械波中有（ ）．A ．各质点都在各自的平衡位置附近振动B ．相邻质点间必有相互作用力C ．前一质点的振动带动相邻的后一质点振动，后一质点的振动必定落后于前一质点D ．各质点也随波的传播而迁移【思路点拨】波传播的特点是离波源近的质点带动离波源远的质点振动，离波源远的质点重复离波源近的质点的运动，因此各相邻质点间必须有力的作用，但各质点只能在平衡位置附近做简谐运动．【答案】A 、B 、C【解析】振源的振动使其周围质点依次振动，之所以能依次振动下去，就是依靠了相邻质点间的相互作用力；沿波的传播方向，后一质点的振动必滞后于前一质点的振动；质点只在平衡位置附近振动，并不随波迁移．【总结升华】波传播的特点是离波源近的质点带动离波源远的质点振动，离波源远的质点重复离波源近的质点的运动，因此各相邻质点间必须有力的作用，但各质点只能在平衡位置附近做简谐运动．举一反三: 【机械波的产生和传播 例1】【变式1】关于机械波的概念，下列说法中正确的是（ ） A ．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向B ．简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动位移的大小相等C ．任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长D ．相隔一个周期的两时刻，简谐波的图象相同【答案】D【解析】对于横波，质点振动的方向总是垂直于波传播的方向。
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2.下列关于多普勒效应的说法正确的是 ( ) A.只有声波才能发生多普勒效应 B.当波源与观察者相向运动时,波源自身的频率会变大 C.只要声源在运动,观察者听到的声音的音调就会变高 D.当声源相对观察者运动时,观察者听到的声音音调可能变高,也可能变低
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4.波的分类 (1)横波:质点的振动方向与传播方向 垂直 ,凸起的最高处叫做波 峰,凹下的最低处叫做波谷。 (2)纵波:质点的振动方向与波的传播方向在 同一直线 上,质点分布 最密的位置叫做密部,质点分布最疏的位置叫做疏部。
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5.波的图像 (1)图像:在平面直角坐标系中,用横坐标表示介质中各质点的 平衡位 置 ;用纵坐标表示某一时刻,各质点偏离平衡位置的 位移 ,连接 各位移矢量的末端,得出的曲线即为波的图像,简谐波的图像是 正弦
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2. 答案 D 多普勒效应是指当波源和观察者之间有相对运动时,观察者 接收到的波的频率发生变化的现象,波源自身的频率不会变化,B错。声源 和观察者之间相对远离时频率变低,反之变高,音调由频率决定,故C错D 对。在电磁波的传播中也有这一现象,故A错。
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3.如图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=10 sin (5πt) cm。关于这列简谐波,下列说法中正确的 是( )
(或余弦)曲线。 (2)物理意义:某一时刻介质中 各质点 相对平衡位置的位移。 (3)从图像可获取的信息有: a.该时刻各质点的振动 位移 ; b.振幅A和 波长λ ;
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c.若已知波的传播方向,由图像可知各质点的振动方向;若已知某质点该 时刻的振动方向,由图像可知波的传播方向。 6.辨析 (1)根据公式v=λf可知波速与频率成正比 (✕) (2)波可以传递振动形式和能量 (√) (3)在机械波传播过程中,质点会随波迁移 (✕) 二、波特有的现象 1.波的叠加: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① 干扰 ,只是在重叠的区域里,任一质点的总位移等于各列波分 别引起的位移的② 矢量和 。
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2.波的干涉 (1)两列波产生干涉的条件:频率相同、相位差恒定。 (2)现象:两列波相遇时,某些区域振动总是③ 加强 ,某些区域振动总 是④ 减弱 ,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⑤ 整数倍 时,振动加强;凡到两波源的路程差为半个波长的⑥
奇数倍 时,振动减弱。 3.波的衍射 (1)产生明显衍射现象的条件:障碍物或孔(缝)的尺寸跟波长⑦ 差不多
,或者比波长⑧ 小 。
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(2)现象:波绕过障碍物继续传播。 4.多普勒效应 由于波源和观察者之间有⑨ 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。 5.辨析 (1)发生多普勒效应时,波源发出的频率不变 ⑩(√) (2)一切波均会发生衍射现象 (√)
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A.这列简谐波的振幅为20 cm B.这列简谐波的周期为5.0 s C.这列简谐波在该介质中的传播速度为25 cm/s
D.这列简谐波沿x轴正向传播
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答案 D 由题图可知,质点偏离平衡位置的最大距离即振幅为10 cm,A 错;由该质点P振动的表达式可知这列简谐横波的周期为T= 2 = 2 s=0.4 s,
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第2讲 机械波 编辑课件
知识梳理
一、机械波 1.机械波的形成条件:① 波源 ;② 介质 。 2.机械波的特点 (1)机械波传播的只是振动的③ 形式 和④ 能量 ,质点只在各自的 平衡位置附近振动,并不随波⑤ 迁移 。 (2)介质中各质点的振幅相同,振动周期和频率都与⑥ 波源 的振动周 期和频率相同。 (3)各质点开始振动(即起振)的方向均⑦ 相同 。
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(4)一个周期内,质点完成一次全振动,通过的路程为⑧ 4A ,位移为⑨ 零。
3.波长、波速、频率及其关系 (1)波长 在波动中,振动相位总是⑩ 相同 的两个相邻质点间的距离,用λ表示。
(2)波速 波在介质中的传播速度,由 介质 本身的性质决定。 (3)频率 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: v=fλ 。
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1.一列简谐横波沿x轴正方向传播,某一时刻的波形图如图所示,此时质 点P、S跟质点Q、R的振动位移大小相等、方向相反。由图可知,在此后的 任一时刻 ( ) A.质点P和S的振动加速度大小和方向总相同 B.质点P和Q的振动位移大小总相同、方向总相反 C.质点P和S的振动速度大小和方向总相同 D.质点P和R的振动加速度大小总相同、方向总相反
ω 5
B错;由题图可知,该波的波长为λ=4 m,波速v= λ = 4 m/s=10 m/s,C错;由质
T 0 .4
点P做简谐运动的表达式可知,t=0时刻质点P正在向上运动,由此可判断波 沿x轴正向传播,D正确。
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4.如图所示为一列简谐横波的波形图,其中虚线是t1=0.01 s时的波形,实线 是t2=0.02 s时的波形,已知t2-t1=T/4。关于这列波,下列说法中正确的是( )
A.该波的传播速度可能是600 m/s B.从t1时刻开始,经0.1 s质点P通过的路程为0.8 m C.若该波波源从O点沿x轴正向运动,则在x=200 m处的观测者接收到的波 的频率将大于25 Hz D.遇到宽约3 m的障碍物时,该波能编发辑生课件明显的衍射现象
4. 答案 CD 由波动图像知波长λ=8 m,由题意知周期T=0.04 s,则频率f=
1 =25 Hz,波速v=λ =200 m/s,波向x轴的正方向传播,选项A错误。从t1时刻
T
T
开始,经0.1 s质点P经过2.5个全振动,通过的路程为 1 m,选项B错误。根据
多普勒效应,观察者和波源靠近时接收到的频率升高,远离时接收到的频率
降低,选项C正确。发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸小于波