高三物理一轮复习-机械波

【想一想】用手握住较长软绳一端连续上下抖动，形成一列简谐横波．某一时刻波形如图所表示．绳上a、b两质点均处于波峰位置．试思索以下几个问题：(1)a、b两点之间距离与波长关系是什么？这两点振动开始时刻相差多长时间？(2)a、b两点中，哪个点完成全振动次数多？多几次？第2单元机械波基础探究机械波形成和传输第1页提醒：(1)a、b两点之间距离为一个波长，a、b两点振动开始时刻相差一个周期．(2)波动先传输到a点，b点完成全振动次数比a点少一次.

第2页【填一填】1．产生条件：(1)

；(2)

．2．特点(1)机械波传输只是振动

和

，质点只在各自平衡位置附近做受迫运动，并不随波

．(2)介质中各质点振幅相同，振动周期和频率都与波源振动周期和频率相同．(3)各质点开始振动(即起振)方向均

．(4)一个周期内，质点完成一次全振动，经过旅程为

，位移为

.3．机械波分类(1)横波：质点振动方向与波传输方向相互

波．(2)纵波：质点振动方向与波传输方向在

波，有

和

．波源介质形式能量迁移相同4A0垂直同一直线上密部疏部第3页4．波长、波速、频率及其关系(1)波长在波动中，振动相位总是相同两个相邻质点间距离，通惯用λ表示．(2)波速波在介质中传输速度．由

本身性质决定．(3)周期和频率由

决定，各个质点振动周期(或频率)等于

振动周期或频率．(4)波长、波速和频率关系①公式关系：v＝

.②适用条件：对机械波、电磁波均适用．介质波源波源λf第4页【想一想】一列简谐横波沿x轴正向传输，传到M点时波形如图所表示，再经0.6s，N点开始振动，则该波振幅A和频率f分别为多少？波图象第5页【填一填】1．坐标轴：取各质点平衡位置连线作为x轴，表示质点分布次序；取过波源质点振动方向作为y轴，表示质点

．2．意义：在波传输方向上，介质中质点在某一时刻相对各自

位移．3．形状：

．位移平衡位置正弦(或余弦)曲线第6页基础自测1．关于振动和波关系，以下说法中不正确是()A．振动是波成因，波是振动传输B．振动是单个质点展现运动现象，波是许多质点联合起来展现运动现象C．波传输速度和质点振动速度无关D．波源停顿振动时，波马上停顿传输第7页解析：机械波产生条件是有波源和介质．因为介质中质点依次带动由近及远传输而形成波，所以选项A和B正确．波传输速度是波形由波源向外伸展速度，在均匀介质中其速度大小不变；而质点振动速度和方向都随时间周期性地发生改变．选项C正确．波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传输；当波源停顿振动时，介质依然继续传输波源振动运动形式，不会随波源停顿振动而停顿传输，即波不会停顿传输．选项D错误．答案：D第8页2．一列简谐横波在t＝0时波形图如图所表示．介质中x＝2m处质点P沿y轴方向做简谐运动表示式为y＝10sin(5πt)cm.关于这列简谐波，以下说法正确是()A．周期为4.0s B．振幅为20cmC．传输方向沿x轴方向 D．传输速度为20m/s第9页答案：C第10页3．如图所表示，图甲为一列简谐横波在t＝20s时波形图，图乙是这列波中P点振动图象，那么该波传输速度和传输方向是()A．v＝25cm/s，向左传输 B．v＝50cm/s，向左传输C．v＝25cm/s，向右传输 D．v＝50cm/s，向右传输解析：由P点振动图线判断出在t＝20s时P点在平衡位置且向上振动，再由波形图判断出波是向左传输，由题图判断出T＝2s，λ＝100cm，则v＝λ/T＝50cm/s.故选项B是正确．答案：B第11页4.一列简谐横波沿直线传输，该直线上a、b两点相距4.42m，下列图中实、虚两条曲线分别表示平衡位置在a、b两点处质点振动曲线．从图示可知()A．此列波频率一定是1HzB．此列波波长一定是0.1mC．此列波传输速度可能是34m/sD．a点一定比b点距波源近第12页答案：C第13页【互动探究】1．怎样了解波长？质点振动一个周期旅程等于波长吗？2．波速、波长、频率大小关系是什么？它们各自取决于什么原因？对波长、波速及频率概念了解第14页【关键突破】1．对波长了解(1)在波传输方向上，两个相邻振动步调总是相同质点间距离．(2)质点振动一个周期，波传输距离．(3)在横波中两个相邻波峰(或两个相邻波谷)之间距离；在纵波中两个相邻密部(或两个相邻疏部)之间距离．第15页2．对波速了解(1)波在均匀介质中匀速传输，波速就是指波在介质中传输速度．(2)波速大小完全由介质决定，与波频率无关．(3)在同种介质中，纵波和横波传输速度是不一样．(4)波速与振速区分①波速：波源振动几个周期，波形就向外平移几个波长．这个比值就表示了波形(或能量)向外平移速度．在同一个均匀介质中波动传输是匀速，与波动频率无关．②振速：质点振动速度．波动中各质点都在平衡位置附近做周期性振动，是变速运动，质点并不沿波传输方向随波迁移．3．对频率了解(1)在波传输方向上，介质各质点都做受迫振动，其振动是由振源振动引发，故各质点振动频率都等于振源振动频率．(2)当波从一个介质进入另一个介质时，波频率不变．第16页【典例1】振源S在O点做竖直方向简谐运动，频率为10Hz，t＝0时刻向右传输简谐横波如图所表示(向左传输简谐横波图中未画出)。则以下说法正确是()A．t＝0时，x＝1m处质点振动方向向下B．t＝0时，x＝－2m处质点振动方向向上C．t＝0.175s时，x＝－1m处质点处于波谷位置D．t＝0.175s时，x＝1m处质点处于波峰位置第17页[自主解答]

t＝0时，x＝1m处质点振动方向向上，选项A错误；依据波动传输双向性和对称性，画出向左传输波波形图，t＝0时，x＝－2m处质点振动方向向下，选项B错误；波长为λ＝2m，周期T＝1/f＝0.1s，波速v＝λf＝20m/s.t＝0.175s时，x＝－1m处质点处于波谷位置，选项C正确，D错误.[答案]C第18页1．以下关于简谐运动和简谐波说法，正确是()A．介质中质点振动周期不一定和对应波周期相等B．介质中质点振动速度一定和对应波波速相等C．波传输方向一定和介质中质点振动方向一致D．横波波峰与波谷在振动方向上距离一定是质点振幅两倍解析：波传输过程中每个质点都在前面质点驱动力作用下做受迫振动，A错误．波速是波在介质中传输速度，在同种均匀介质中波速是个常量；质点振动速度随质点振动所处位置不停改变，B、C错误．波峰、波谷分别是平衡位置上方、下方最大位移处，而振幅是振动中偏离平衡位置最大距离，D正确．答案：D第19页【互动探究】1．波动图象和振动图象主要区分是什么？2．怎样由波传输方向判断波中某质点振动方向？或者由质点振动方向判断波传输方向？波动图象和振动图象综合应用第20页【关键突破】1．两种图象比较第21页第22页2.波传输方向与质点振动方向互判方法已知质点振动方向可判断波传输方向，或已知波传输方向和某时刻图象可判断介质质点振动方向，惯用方法以下：第23页当已知质点振动方向判断波传输方向时，仍应用上述方法，只不过是上述方向逆向思维。第24页

【典例2】(年阜阳模拟)一列简谐横波，某时刻图象如图甲所表示，从该时刻开始计时，质点A振动图象如图乙所表示，则()A．波沿x轴正方向传输B．波速是20m/sC．经过Δt＝0.4s，质点A经过旅程是4mD．质点P比质点Q先回到平衡位置[思绪点拨]由质点A振动图象确定该时刻质点A振动方向，从而确实该波传输方向，从波动图象中读出波长，再从振动图象中读出周期，即可算出波速．第25页[答案]C第26页第27页2．(年高考福建卷)一列简谐横波沿x轴传输，t＝0时刻波形如图甲所表示，此时质点P正沿y轴负方向运动，其振动图象如图乙所表示，则该波传输方向和波速分别是()A．沿x轴负方向，60m/s B．沿x轴正方向，60m/sC．沿x轴负方向，30m/s D．沿x轴正方向，30m/s答案：A第28页——巧解波多解问题[方法概述]

造成波动问题多解主要原因(1)周期性：①时间周期性：时间间隔Δt与周期T关系不明确．②空间周期性：波传输距离Δx与波长λ关系不明确．(2)双向性：①传输方向双向性：波传输方向不确定．②振动方向双向性：质点振动方向不确定．

第29页(3)波形隐含性形成多解：在波动问题中，往往只给出完整波形一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态．这么，波形就有各种情况，形成波动问题多解性．第30页[问题类型]1．假如题中已知条件不能确定波传输方向或者不能确定质点振动方向，则需要分情况进行讨论，此时就会出现多解现象．2．在波传输方向上，假如两个质点间距离不确定或相位之间关系不确定，就会形成多解，若不能联想到全部可能情况，就会出现漏解．3．在波传输方向上，相隔一个波长质点振动步调是完全相同；但假如题目中没有给定波传输距离Δx与波长λ之间大小关系，就会出现多解现象．4．在波向前传输过程中，质点在各自平衡位置附近做简谐运动．因为简谐运动含有周期性而出现多解．即：若某一时刻t各振动质点形成一波形，经过时间Δt＝nT(n＝0,1,2…)，各振动质点将回到原来状态，则t＋Δt＝t＋nT时刻波形与t时刻波形重合．第31页5．波源振动，要带动它左、右相邻各质点振动，波向左、右两方向传输，对称性是指波在介质中向左、右同时传输时，关于波源对称左、右两质点振动情况完全相同．第32页[解题思绪]

处理波动图象中多解问题普通思绪：(1)分析出造成多解原因．①波动图象周期性，如由Δx＝nλ＋x，Δt＝nT＋t，求v出现多解．②波传输双向性．(2)由λ＝vT进行计算，若有限定条件，再进行