高中物理课件第07章机械振动和机械波第2讲机械波

高中物理课件第2讲机械波第七章机械振动和机械波夯实必备知识研透命题要点目录CONTENTS//////////////提升素养能力///////一、机械波1.形成条件 (1)有发生机械振动的______。 (2)有传播______，如空气、水等。2.传播特点 (1)传播振动形式、传播______、传播信息。 (2)质点不随波______。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______，有波峰和波谷。 (2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向______________，有疏部和密部。波源介质能量迁移垂直在同一直线上4.机械波的描述(1)波长(λ)：在波的传播方向上，振动相位总是______的两个______质点间的距离。①在横波中，两个相邻______或两个相邻______之间的距离等于波长。②在纵波中，两个相邻______或两个相邻______之间的距离等于波长。(2)频率(f)：波的频率等于______振动的频率。(3)波速(v)：波在介质中的传播速度，由______本身的性质决定。相同相邻波峰波谷疏部密部波源介质5.波的图像(1)坐标轴：横坐标表示沿波传播方向上各个质点的__________，纵坐标表示该时刻各个质点离开平衡位置的______。(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开__________的位移。平衡位置位移平衡位置【自测】

(多选)一列简谐横波，沿x轴正向传播，位于原点的质点的振动图像如图1甲所示；图乙为该波在某一时刻的波形图，下列说法正确的是(

)图1BC二、波的干涉和衍射现象多普勒效应1.波的干涉和衍射

波的干涉波的衍射条件两列波的______必须相同，相位差保持不变明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比______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______障碍物或孔继续向前传播频率波长干涉图样绕过2.多普勒效应(1)条件：声源和观察者之间有__________

(距离发生变化)。(2)现象：观察者感到______发生变化。(3)实质：声源频率不变，观察者接收到的______变化。相对运动频率频率命题点二波的图像和振动图像的理解和应用命题点一机械波的形成与传播命题点三波传播的周期性和多解性问题命题点四波的干涉、衍射和多普勒效应命题点一机械波的形成与传播1.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。2.波的传播方向与质点振动方向的互判方法

内容图像“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”法将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一横坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向【例1】

(2021·1月重庆市适应性测试)如图2所示，a、b、c、d是一简谐横波上的质点，某时刻a、d位于平衡位置且相距为9m，c在波谷，该波的波速为2m/s。若此时a经平衡位置向上振动，则(

)A.此波向右传播B.b点振动周期为3sC.c点运动速度大小为2m/sD.此波在a、d两点之间传播需3s图2B图3【真题示例2】

(2021·全国乙卷，34)图3中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过0.3s后，其波形曲线如图中虚线所示。已知该波的周期T大于0.3s，若波是沿x轴正方向传播的，则该波的速度大小为______m/s，周期为________s；若波是沿x轴负方向传播的，该波的周期为________s。答案

0.5

0.4

1.2图4D命题点二波的图像和振动图像的理解和应用

振动图像波的图像研究内容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像特点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图像信息(1)振动周期、振幅(2)某一质点在各时刻的位移(3)各时刻速度、加速度的方向(1)波长、振幅(2)任意质点在该时刻的位移和加速度方向(3)传播方向、振动方向的互判图像变化随着时间推移，图像延续，但已有形状不变随着时间推移，波形沿传播方向平移图5(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λ＝36cm①由图(b)可以看出，周期为T＝2s②(2)设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为xP、xQ。由图(a)知，x＝0处xQ－xP＝vΔt＝6cm⑤由④⑤式得，质点Q的平衡位置的x坐标为xQ＝9cm。⑥答案(1)18cm/s波沿x轴负方向传播(2)9cmD图6BCD【针对训练3】

(多选)(2021·福建莆田市模拟)渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在t＝0时的波动图像如图6甲所示，图乙为质点P的振动图像，则下列说法正确的是(

)A.该波的波速为1.5m/sB.该波沿x轴正方向传播C.0～1s时间内，质点P运动的路程为2mD.旁边另一艘渔船发出了更高频率的超声波，这两列声波在水中传播速度大小相等题型自我感悟

波的图像和振动图像是机械波的传播和机械振动知识的综合应用，根据以上题目的分析，请你回答以下问题：1.两种图像的物理意义是什么？机械波的图像能够直接读出的物理量有哪些？

提示波的图像反映的是某个时刻介质中的各个质点相对于平衡位置的位移，振动图像反映的是介质中的某个质点在不同时刻相对于平衡位置的位移。从波的图像可以直接得到波长、振幅。2.两种图像之间有什么关系？如何根据两种图像来分析波传播的问题？

提示根据某个质点的振动图像可以确定波的传播方向，还可以得到波传播的周期；根据两种图像得到的波长、周期、振幅以及传播方向，再结合v＝fλ可以分析波传播的速度等问题。命题点三波传播的周期性和多解性问题1.造成波传播多解的主要因素(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：质点振动方向不确定。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关系的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，…)。图7AC【真题示例4】

(多选)(2021·山东卷，10)一列简谐横波沿x轴传播，如图7所示，实线为t1＝2s时的波形图，虚线为t2＝5s时的波形图。以下关于平衡位置在O处质点的振动图像，可能正确的是(

)解法二

t2＝5s时，O处质点处于波谷，选项B、D错误，A、C正确。【针对训练4】

(2021·广东潮州市教学质检)一列横波在x轴上传播，a、b是x轴上相距sab＝6m的两质点，t＝0时，b点正好到达最高点，且b点到x轴的距离为4cm，而此时a点恰好经过平衡位置向上运动。已知这列波的频率为25Hz。 (1)求经过时间1s，a质点运动的路程； (2)若a、b在x轴上的距离大于一个波长，求该波的波速。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(2)图像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。图8A.加强、加强 B.减弱、减弱C.加强、减弱 D.减弱、加强D【针对训练5】

(多选)在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有(

)A.雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声B.超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化C.观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低D.同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同BC解析

雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声，这是光的速度比声波的速度大引起的，选项A错误；超声波被血管中血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化，是多普勒效应，选项B正确；观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低，是多普勒效应，选项C正确；同一声源发出的声波，在空气和水中的传播速度不同，是声速与介质有关，不是多普勒效应，选项D错误。（限时：40分钟）AC1.(多选)(2020·海南卷，8)

一列简谐横波沿x轴正方向传播，波的周期为0.2s，某时刻的波形如图1所示。则(

)对点练机械波的形成与传播图1A.该波的波长为8mB.该波的波速为50m/sC.该时刻质点P向y轴负方向运动D.该时刻质点Q向y轴负方向运动图2CA.质点a速度方向沿y轴负方向B.质点b沿x轴正方向迁移了1mC.质点c的加速度为零D.质点d的位移为－5cm3.(2021·辽宁沈阳市5月质检)如图3所示，一根柔软的弹性绳右端固定在竖直墙壁上，左端自由，在绳上每隔0.25m标记一个点，分别记为A、B、C、D……。当用某一机械装置拉着绳子的端点A使其上下做简谐运动时，绳上便形成一列向右传播的简谐横波。若点A起振方向竖直向下，振幅为10cm，设竖直向上为正方向，经0.3s点A第一次达到正向最大位移处，此时点D恰好开始振动，忽略传播过程振幅的衰减，则关于这列波以下说法正确的是(

)图3DA.波长为2mB.传播速度为25m/sC.从点A开始振动，经过0.8s点C只经历过一次波谷D.从点A开始振动，经过0.9s点G通过的路程为30cm4.(多选)(2021·福建龙岩市质检)如图4所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0时的波形图，该波的波速为v＝20m/s，图中A是传播方向上的一个质点，用T表示该波的周期，则(

)图4AD5.(2021·北京西城区5月统测)一简谐机械波沿x轴正方向传播，波长为λ，周期为T。t＝0时刻的波形如图5甲所示，a、b、c是波上的三个质点。图乙是波上某一质点的振动图像。下列说法正确的是(

)图5CA.t＝0时，质点a的加速度比质点b的小B.质点b和质点c的速度方向总是相同的C.图乙可以表示质点b的振动D.图乙可以表示质点c的振动对点练波的图像和振动图像的理解和应用解析

t＝0时，质点a的位移最大，则加速度最大，质点b的位移为零，加速度为零，选项A错误；质点b和质点c的平衡位置相差半个波长，则速度方向总是相反的，选项B错误；波沿x轴正方向传播，所以t＝0时刻质点b向上振动，质点c向下振动，结合图乙可知，图乙可以表示质点b的振动，选项C正确，D错误。6.(2021·辽宁卷，7)一列沿x轴负方向传播的简谐横波，t＝2s时的波形如图6甲所示，x＝2m处质点的振动图像如图乙所示，则波速可能是(

)图6A7.(多选)(2021·山东泰安市检测)一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时刻该波波形如图7中实线所示，此时x＝0处的质点沿y轴负向振动；t＝2.0s时刻波形如图中虚线所示。则(

)图7ABA.波的传播速度可能为0.3m/sB.波的传播速度可能为0.9m/sC.此列波的波长为0.8mD.此列波沿x轴负向传播对点练波传播的周期性和多解性问题8.(多选)(2021·天津红桥区质量调查)一列沿x轴传播的简谐横波，t＝0时刻的波形如图8中实线所示，t＝0.3s时刻的波形为图中虚线所示，则(

)BD图8A.波的传播方向一定向左

B.波的周期可能为0.4sC.波的频率可能为5.0Hz D.波的传播速度可能为5.0m/s对点练

波的干涉、衍射和多普勒效应图9CD9.(多选)(2020·浙江7月选考)如图9所示，x轴上－2m、12m处有两个振动周期均为4s、振幅均为1cm的相同的波源S1、S2，t＝0时刻同时开始竖直向下振动，产生波长均为4m沿x轴传播的简谐横波。P、M、Q分别是x轴上2m、5m和8.5m的三个点，下列说法正确的是(

)A.6.0s时，P、M、Q三点均已振动B.8.0s后M点的位移始终是2cmC.10.0s后P点的位移始终是0D.10.5s时Q点的振动方向竖直向下10.(多选)(2021·广西梧州市3月联考)如图10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2cm，波速均为4m/s，波长均为8cm，E点是B、D和A、C连线的交点，下列说法中正确的是(

)图10BCA.E处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8cmC.A、C两处两质点经过0.01s竖直高度差为0D.经0.02s，B处质点通过的路程是8cm图1111.(2021·福建泉州市4月质量监测)一列简谐横波在t＝3s时的波形图如图11(a)所示，P