2019年高考物理一轮复习第十四章机械振动与机械波第2讲机械波学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 2 讲 机 械 波 微知识 1 机械波 1机械波的形成和传播 (1)产生条件 有 波源 。 有 介质 ，如空气、水、绳子等。 (2)传播特点 传播振动形式、 能量 和信息。 质点不 随波迁移 。 介质中各质点振动频率、振幅、起振方向都与波源 相同 。 2机械波的分类 3.波长、频率和波速 (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 表示。波长由频率和波速共同决定。 简谐横波中，相邻两个 波峰 (或 波谷 )之间的距离等于波长。 简谐纵波中，相邻两个 疏部 (或 密部 )中心之间的距离等于波长 。 (2)频率：波的频率由 波源 决定，等于

2、波源的振动频率。在任何介质中频率不变。 (3)波速：波的传播速度，波速由 介质 决定，与波源无关。 【 精品教育资源文库 】 (4)波速公式： v f T 或 v x t。 微知识 2 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图象形状：简谐波的图象是 正弦 (或余弦 )曲线，如图所示。 微知识 3 波的特有现象 1波的干涉和衍射 2.多普勒效应 【 精品教育资源文库 】 一、思维辨析 (判断正误，正确的画 “” ，错误的画 “” 。 ) 1机械波中各质点只是在

3、各自平衡位置附近振动，并不随波迁移。 () 2波的图象描述了波的传播方向上各质点在任意时刻的位移。 () 3机械波的波速由介质决定。 () 4两列波在介质中相遇一定能发生干涉现象。 () 5一切波都能产生衍射现象。 () 6多普勒现象说明波源的频率发生了变化。 () 二、对点微练 1 (机械波的形成和传播 )(多选 )关于振动和波的关系，下列说法正确的是 ( ) 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 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

4、由近及远传播而形成波，所以选项 A、 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。 答案 AB 2 (波的图象 )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，下列说法正确的是 ( ) A这列波的振幅为 4 cm B这列波的周期为 1 s C此时 x 4 m 处质点沿 y 轴负方向运动 D此时 x 4 m 处质

5、点的加速度为零 解析 由图可知，振幅为 2 cm， A 项错误；由 v T 可知， T v 84 s 2 s， B 项错误；波向右传播，由波动与振动的关系可知， x 4 m 处质点向 y 轴正方向运动， C 项错误； x 4 m处质点处于平衡位置，此时加速度为零，故 D 项正确。 【 精品教育资源文库 】 答案 D 3 (波的特有现象 )(多选 )关于波的干涉、衍射等现象，下列说法正确的是 ( ) A有的波只能发生干涉现象，有的波只能发生衍射现象 B产生干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等 C能观察到明显的衍射现象的条件是障碍物的尺寸与波长比较相差不多或比波长更小 D在干涉图样中，振

6、动加强区域中的质点，其位移始终最大，振动减弱区域的质点，其位移始终保持最小 E当观测者靠近波源时，接收到的波的频率会大于波源的振动频率 解析 干 涉、衍射是波共有的特性，所以 A 项错误；干涉应具备两波频率相同、相位差恒定的条件， B 项正确；当满足 d 时产生明显的衍射现象， C 项正确；在干涉图样中，质点的位移随时间时刻发生变化， D 项错误；在多普勒效应中，观测者与波源相对靠近时，接收到的波的频率大于波源的振动频率， E 项正确。 答案 BCE 见学生用书 P206 微考点 1 波的形成与传播 波的图象 核 |心 |微 |讲 1波的传播方向上两个相邻的、振动情况相同的质点的平衡位置之间的

7、距离为一个波长 。 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。 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，所以有 v T f 。 5质点振动 nT(波传播 n )时，波形不变。 6相隔波长整数倍的两质点，振动状态总相同，相隔半波长奇数倍的两质点，振动状态总相反。 典 |例 |微 |探 【例 1】 (多选 )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

8、 y 5sin 2t(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 ( ) 【 精品教育资源文库 】 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 【解题导思】 (1)由波的传播方向如何判断某质点的振动方向？ 答： 可由带动法、上、下坡法、同侧法、微平移法等判断。 (2)波的传播方 向的各质点起振的方向是由什么来决定的？ 答： 波的传播方向上各质点起振的方向是由波

9、源起振的方向决定的。 解析 由题中波的图象可知，该波的波长 8 m，由波源简谐运动的表达式 y 5sin 2t(m)可知， 2 rad/s，周期 T 2 4 s，波速 v T 2 m/s。此后再经 6 s，该波再向前传播的距离 s vt 26 m 12 m，即再经 6 s，该波传播到 x 12 m 12 m 24 m 处，选项 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 3T4)的振动方向沿y 轴正方向，选项 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，选项 C 错误；题图中 M 点振动方向向下

10、，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，选项 D 错误。 答案 AB 【反思总结】 波的传播方向与质点的振动方向的判断方法 【 精品教育资源文库 】 题 |组 |微 |练 1 (多选 )如图所示， a、 b、 c、 d 是均匀媒质中 x 轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2 m、 4 m 和 6 m。一列简谐横波以 2 m/s 的波速沿 x 轴正向传播，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运动， t 3 s 时 a 第一次到达最高点。下列说法正确的是 ( ) A在 t 6 s 时刻波恰好传到质点 d 处 B在 t 5 s

11、时刻质点 c 恰好到达最高点 C质点 b 开始振动后，其振动周期为 4 s D在 4 st6 s 的时间间隔内质点 c 向上运动 E当质点 d 向下运动时，质点 b 一定向上运动 解析 由题意知， 3 s 内 a 振动了 34个周期，得 T 4 s，又 v 2 m/s，故 8 m。 t 6 s【 精品教育资源文库 】 时， s vt 12 m，波刚好传到 d 处， A、 C 项正确；波传到 c 点的时间 t sacv 3 s，故 t4 s 时 c 位于最低点， t 5 s 时位于平衡位置， t 6 s 时位于最高点， B 项错误， D 项正确；b 与 d 相隔 10 m，即 54 ，振动时相

12、位不相反， E 项错误。 答案 ACD 2 t 0 时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿 y 轴正向开始振动，振动周期为 0.4 s，在同一均匀介质中形成沿 x 轴正、负两方向传播的简谐横波。图中能够正确表示 t 0.6 s 时波形的图是 ( ) 解析 波源 形成的波同时向正、负两个方向传播，波形关于 O 对称，所以 A、 B 项错误； 0.6 s 时波源回到平衡位置，向下振动，由波动与振动的关系可知， C 项正确。 答案 C 微考点 2 波的图象与振动图象的综合应用 核 |心 |微 |讲 1两种图象的比较 【 精品教育资源文库 】 【 精品教育资源文库 】 2 “ 一分、一看、二找 ” 巧解

13、两种图象问题 (1)分清振动图象与波动图象：此问题最简单，只要看清横坐标即可，横坐标是 x 则为波动图象，横坐标是 t 则为振动图象。 (2)看清横、纵坐标的单位，尤其要注意单位前的数量级。 (3)找准波动图象对应的时 刻。 (4)找准振动图象对应的质点。 典 |例 |微 |探 【例 2】 图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图， a、 b 两质点的横坐标分别为 xa 2 m和 xb 6 m，图乙为质点 b 从该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确的是 ( ) 甲 乙 A该波沿 x 方向传播，波速为 1 m/s B质点 a 经 4 s 振动的路程为 4 m C此时刻质点 a 的速度沿 y 方向

14、D质点 a 在 t 2 s 时速度为零 【 精品教育资源文库 】 【解题导思】 (1)如何分析波的传播速度、质点的振动路程？ 答： 由波的图象读出波长 ，由振动图象读出周期 T，再由 v T 计算出波速。质点的振动路程由振幅和振动时间来决定。 (2)如何确定波动图象上各质点的振动方向？ 答： 可用带动法、同侧法、微平移法等判断。 解析 从题图乙看出，质点 b 从 0 时刻起由平衡位置向上振动，结合题图甲可判断出波沿x 方向传播， A 项错误；质点 a 从 0 时刻由平衡位置向 y 方向振动， C 项错误；从图乙看出，各质点的振动周期 T 8 s，在 t 2 s 时，质点 a 运动到负方向最大位移处，瞬时速度为零，D 项正确；经过 4 s，质点 a 运动半个周期，路程 s 2A 1 m， B 项错误。 答案 D 题 |组 |微 |练 3 一