2020版高考物理总复习14第2讲机械波教案新人教版.docx

第2讲机械波一、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凹凸相间；有波峰、波谷绳波等纵波在同一条直线上疏密相间；有疏部、密部弹簧波、声波等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。(4)波速公式：vf或v。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。三、波的特有现象1波的干涉和衍射波的干涉波的衍射条件两列波的频率必须相同明显条件：障碍物或孔的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 (判断正误，正确的画“”，错误的画“”。)1机械波中各质点只是在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。()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由近及远传播而形成波，所以A、B两项正确；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，C项错误；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，D项错误。答案AB2(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 cmB这列波的周期为1 sC此时x4 m处质点沿y轴负方向运动D此时x4 m处质点的加速度为零解析由图可知，振幅为2 cm，A项错误；由v可知，T s2 s，B项错误；波向右传播，由波动与振动的关系可知，x4 m处质点向y轴正方向运动，C项错误；x4 m处质点处于平衡位置，此时加速度为零，故D项正确。答案D3(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考点1波的形成与传播波的图象考|点|速|通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vf。2波的图象特点(1)质点振动nT(波传播n)时，波形不变。(2)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为n时(n1,2,3)，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n1)(n0,1,2,3)时，它们的振动步调总相反。3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y5sint(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x12 m处，波形图象如图所示，则()A此后再经6 s该波传播到x24 m处BM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y3 m处所需时间是2 s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y5sint(m)可知， rad/s，周期T4 s，波速v2 m/s。此后再经6 s，该波再向前传播的距离svt26 m12 m，即再经6 s，该波传播到x12 m12 m24 m处，A项正确；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)的振动方向沿y轴正方向，B项正确；由题图为某时刻波刚好传播到x12 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，C项错误；题图中M点振动方向向下，此后M点第一次到达y3 m处所需的时间小于半个周期，即小于2 s，D项错误。答案AB题|组|冲|关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t0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t3 s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是()A在t6 s时刻波恰好传到质点d处B在t5 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 sD在4 st0.20 s。下列说法正确的是()A波速为0.40 m/sB波长为0.08 mCx0.08 m的质点在t0.70 s时位于波谷Dx0.08 m的质点在t0.12 s时位于波谷E若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s，则它在该介质中的波长为0.32 m解析根据波形图可知，波长16 cm0.16 m，B项错误；根据t0时刻和t0.20 s时刻的波形图和该波的周期T0.20 s，可知该波的周期T0.40 s，波速v0.40 m/s，A项正确；简谐波沿x轴正方向传播，x0.08 m的质点在t0时刻沿y轴正方向运动，在t0.70 s 时位于波谷，在t0.12 s时位于y0的某位置(不是位于波谷)，C项正确，D项错误；若此波传入另一介质中，周期T不变，其波速变为v0.80 m/s，由vT可得它在该介质中的波长为0.800.4 m0.32 m，E项正确。答案ACE3(2018全国卷)一列简谐横波在t s时的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点，图(b)是质点Q的振动图象。求：(1)波速及波的传播方向；(2)质点Q的平衡位置的x坐标。解析(1)由图(a)可以看出，该波的波长为36 cm，由图(b)可以看出，周期为T2 s，波速为v18 cm/s。由图(b)知，当t s时，Q点向上运动，结合图(a)可得，波沿x轴负方向传播。(2)设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为xP、xQ。由图(a)知，x0处yAsin(30)，因此xP3 cm，由图(b)知，在t0时Q点处于平衡位置，经t s，其振动状态向x轴负方向传播至P点处，由此及式有xQxPvt6 cm，由式得，质点Q的平衡位置的x坐标为xQ9 cm。答案(1)18 cm/s沿x轴负方向传播(2)9 cm【借鉴高考】(2018北京高考)如图所示，一列简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位置相距0.1