1、【 精品教育资源文库 】 第 2 讲 机械波 知识点一 机械波 横波和纵波 1.机械波的形成条件 (1)有发生机械振动的 . (2)有 ，如空气、水等 . 2.传播特点 (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 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 . 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 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 和疏部 . 答案： 1.(1)波源
2、(2)传播介质 2.(1)形式 能量 迁移 (2)波源 零 3.(1)垂直 波峰 波谷 (2)同一直线 密部 知识点二 横波的图象 波速、波长和频率的关系 1.横波的图象 (1)坐标轴：横轴表示各质点的 ，纵轴表示该时刻各质点的 . (2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开 的位移 . 2.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 . (2)波速 v：波在介质中的传播速度，由 本身的性质决定 . (3)频率 f：由波源决定，等于波源的 . (4)波长、波速和频率的关系： v ； v T. 答案： 1.(1)平衡位置 位移 (2)平衡位置
3、 2.(1)相同 (2)介质 (3)振动频率 (4) f 知识点三 波的干涉和衍射现象 多普勒效应 1.波的干涉和衍射 【 精品教育资源文库 】 波的干涉 波的衍射 条件 两列波的频率必须 明显条件：障碍物或孔的 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 波能够 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 . (2)现象：观察者感到 发生变化 . (3)实质：声源频率 ，观察者接收到的频率 . 答案： 1.相同 尺寸 干涉图样 绕过障碍物 2.(1)相对运动 (2)频率 (3)不变 变化 (1)在机械波中各质点不随波的传播而迁移 .( ) (2)通
4、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 . ( ) (7)一切波都能发生衍射现象 .( ) (8)多普勒效应说明波源的频率发生变化 . ( ) 答案： (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 考点 波的形成与传播 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 点做的都是受迫振动，所以任一质点的
5、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，它的波长和波速可能改变，但频率和周期都不会改变 . 3.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 . 4.质点振动 nT(波传播 n )时，波形不变 . 【 精品教育资源文库 】 5.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 1 (2016 新课标全国卷 )(多选 )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 个波峰到第 10 个波峰
6、通过身下的时间间隔为 15 s.下列说法正确的是 ( ) A.水面波是一种机械波 B.该水面波的频率为 6 Hz C.该水面波的波长为 3 m D.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 E.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 解析 水面波是一种机械波，选项 A 正确 .根据第 1 个波峰到第 10 个波峰通过身下的时间间隔为 15 s 可知，该水面波的周期为 T 159 s 53 s，频率为 f 1T 0.6 Hz，选项 B 错误 .该水面波的波长为 vT 1.8 53 m 3 m，选项 C 正确 .水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时
7、介质中的质点只在平衡位置附近振动，不随波迁移，但能量会传递出去，选项 D 错误， E 正确 . 答案 ACE 变式 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 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
8、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 答案： ACD 解析：波由 a 到 d 匀速传播， v 2 m/s， t adv 12 m2 m/s 6 s， A 项正确 .第一个波峰在 t1 3 s 时产生于 a 点，再 经 t2 acv 6 m2 m/s 3 s 到达 c 点，共计 t t1 t2 6 【 精品教育资源文库 】 s， B 项错误 .a 点从向下起振至到达最高点用时 3 s，可知 34T 3 s，即 T 4 s， 则 b 点的振动周期也为 4 s， C 项正确 .波经 t2 acv 3 s 到达 c 点，说明此时 c 点开
9、始从平衡位置向下振动，再经 T4 1 s，共计 4 s 到达最低点，再经 T2 2 s 可到达最高点，故在 4 st6 s 的时间内点 c 向上运动， D 项正确 .因 v T 8 m，而 db 10 m 114 ，并不是 12 或 12 的奇数倍，故 E 项错误 . 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 . 【 精品教育资源文库 】 考点 波的图象的理解和应用 1.波的图象反映了在某时刻介质中的各质
10、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 . 2.图象的应用 (1)直接读取振幅 A 和波长 ，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 . (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 . 考向 1 波的传播方向与质点振动方向的互判 典例 2 如图所示为一列沿 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 1.0 m，又周期 T 0.4 s， 则该波的波速
11、v T 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 变式 2 (2015 北京卷 )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 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A.沿 x 轴正方向传播，波速 v 20 m/s B.沿 x 轴正方向传播，波速 v 10 m/s C.沿 x 轴负方向传播，波速 v 20 m/s D.沿 x 轴负方向传播，波速 v 10 m/s 答案： B 解析：质点 P 沿 y 轴负方向
12、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 20 m，根据 v T 得波速 v 10 m/s.选项 B 正确 . 考向 2 根据波的图象求解其他物理量 典例 3 (2017 湖北孝感调研 )(多选 )一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，周期为 T.在 t 0 时的波形如图所示，波上有 P、 Q 两点，其纵坐标分别为 yP 2 cm， yQ 2 cm，下列说法中正确的是 ( ) A.P 点的振动形式传到 Q 点需要 T2 B.P、 Q 在振动过程中，位移的大小总相等 C.在 5T4 内， P 点通过的路程为 20 cm D.经过 3T8 ， Q 点回到
13、平衡位置 E.在相等时间内， P、 Q 两质点通过的路程相等 解析 由图看出， P、 Q 两点所对应的平衡位置间的距离等于半个波长，因简谐横波传播过程中，在一个周期内传播一个波长，则 P 点的振动形式传到 Q 点需要半个周期 T2， P、Q 两点的振动情况总是相反，所以在振动过程中，它们的位移大小总是相等，故 A、 B 正确 .若图示时刻 P 点在平衡位置或最大位移处，在 54T 内， P 点通过的路程为： s 5A 54 cm 20 cm，而实际上图示时刻， P 点不在平衡位置或最大位移处，所以在 54T 内， P 点通过的路程不是 20 cm，故 C 错误 . 图示时刻， Q 点向下运动，
14、速度减小，所以从图示位置运动到波谷的时间大于 T8，再从波【 精品教育资源文库 】 谷运动到平衡位置的时间为 T4，所以经过 38T， Q 点没有回到平衡位置，故 D 错误 .由于 P、 Q 两点的振动步调总是相反，所以在相等时间内， P、 Q 两质点通过的路程相等，故 E 正确 . 答案 ABE 波的传播方向与质点的振动方向的判断方法 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 将波形图沿传播方向进行微小平移，再由 x 轴上某一位置的两波形曲线上的点来判定 考点 振动图象和波的图象的综合应用 振动图象和波的图象的比较 振动图象 波的图象 研究对象 一振动质点 沿传播方向 所有介质质点 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 图线 物理意义 一质点在各时刻的位移 某时刻各质点的位移 图线变化 已有图形不变 图象随时间沿传播方向平移 质点振动 方向的确 定方法 重复下一时刻的振动 重复前一质点的振动 一个完整 表示一个周期 表示一个波长 【 www.163wenku.co
