2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)学生用-第2讲 机械波

第2讲机械波学习目标1.知道机械波的形成条件及特点。2.掌握波速、波长和频率的关系,会分析波的图像。3.知道波的干涉、衍射现象和多普勒效应,掌握发生干涉和明显衍射的条件。考点一机械波的形成波的图像1.机械波(1)形成条件①有产生机械振动的。

②有传播,如空气、水等。

(2)传播特点①质点在各自的附近做简谐运动,并不随波。

②波传播过程中每个质点的起振方向都和波源的起振方向。

③介质中每个质点都做振动,因此,任一质点的振动频率和周期都与波源的振动频率和周期。

④波源经过一个周期T完成一次全振动,波恰好向前传播一个的距离。

⑤机械波传播的是振动的形式和。

2.波的图像(1)坐标轴:横坐标表示各质点的,纵坐标表示某时刻各质点偏移平衡位置的。

(2)意义:表示在波的传播方向上,某时刻各质点离开的位移。

(3)图像图例:如图所示。3.波长、波速、频率及其关系(1)波长λ:在波的传播方向上,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(周期)的关系v=λT=。思考讨论简谐横波某时刻的波形如图所示,P为介质中的一个质点,波沿x轴的正方向传播。(1)此时刻与14T时刻,质点P的速度与加速度的方向各是怎样的(2)经过一个周期,质点P通过的路程为多少?(3)有同学说由此时刻起经过14T后,质点P通过的路程为A0,你认为这种说法对吗

角度机械波的形成与传播例1(2025·八省联考山陕青宁卷,5)某同学在漂浮于湖中的木筏上休息,看到湖面上的水波正平稳地向着湖岸传播。该同学估测出相邻波峰与波谷之间水平距离为1.5m,当某波峰经过木筏时开始计数,此后经20s恰好有12个波峰通过木筏,则该水波()A.波长约为1.5m B.周期约为3.3sC.频率约为1.7Hz D.波速约为1.8m/s听课笔记

角度波的图像例2(2025·海南华侨中学模拟)通过探头向人体发射一束超声波,遇到人体组织产生反射,经电子电路和计算机进行处理,便形成了超声波图像。如图为沿x轴正方向发送的简谐超声波图像,已知超声波传播速度为2cm/s,t=0时刻波恰好传到质点P,质点A、Q的横坐标分别为1.2cm、6cm。下列说法正确的是()A.质点Q开始振动的方向沿y轴正方向B.在t=0时刻质点A回复力的方向沿y轴负方向C.经过2.0s,质点P运动到Q所处位置D.在t=2.75s,质点Q第一次到达波峰听课笔记

总结提升波的传播方向与质点振动方向的互判内容图像“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“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“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针对训练1(多选)(2025·八省联考四川卷,8)甲、乙两列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示,传播速度均为1cm/s。下列说法正确的是()A.甲的周期为2sB.甲与乙的频率之比为3∶2C.t=0时刻,质点P的位移为零D.t=0时刻,质点Q的速度沿y轴正方向考点二振动图像与波的图像的综合应用两种图像的比较

振动图像波的图像图像物理意义表示某质点各个时刻的位移表示某时刻各质点的位移图像变化随时间推移,图像延续,但已有形状不变随时间推移,图像沿传播方向平移类比理解记录一个人在一段时间内活动的录像带记录在某时刻许多人的动作的集体照图像信息(1)质点的振动周期;(2)质点的振幅;(3)各时刻质点的位移;(4)各时刻质点的速度、加速度方向。(1)波长、振幅;(2)任意一质点在该时刻的位移;(3)任意一质点在该时刻的加速度方向;(4)传播方向、振动方向的互判。例3(2025·北京海淀区模拟)位于坐标原点的质点从t=0时开始沿y轴振动,形成一列沿x轴传播的简谐波,t=0.5s时的波形如图所示,此时x=0处的质点位于波峰位置。图中能正确描述x=2m处质点振动的图像是()听课笔记

例4(多选)(2025·山东威海模拟)一列横波在某介质中沿x轴传播,t=0.4s时的波形图如图甲所示。M、N分别是平衡位置在x1=2.0m和x2=4.5m处的两个质点,图乙为质点M的振动图像,下列说法正确的是()A.该波沿x轴负方向传播B.该波的波速为10m/sC.从t=0.4s到t=0.6s,M通过的路程为(20-53)cmD.t=0.6s时,N向y轴负方向振动听课笔记

三步求解波的图像与振动图像综合问题针对训练2如图甲所示,波源S发出一列水平向右传播的简谐横波先后经过P、Q两点,图乙为波源S的振动图像。已知S到P、Q两点的距离分别为SP=4.2m、SQ=5.4m。已知波在该介质中传播的速度为8m/s,则在t=1.0s时,P、Q两点间的波形图正确的是()考点三波传播的周期性和多解性问题1.波的多解问题的成因分析双向性形成多解(1)传播方向的双向性:波的传播方向不确定。(2)振动方向的双向性:质点的振动方向不确定。周期性形成多解(1)时间的周期性:时间间隔Δt与周期T的关系不明确。(2)空间的周期性:波传播距离Δx与波长λ的关系不明确。波形的隐含性形成多解在波动问题中,往往只给出完整波形的一部分,或给出几个特殊点,而其余信息均处于隐含状态。这样,波形就有多种情况,形成波动问题的多解性。2.解决波的多解问题的一般思路(1)首先找出造成多解的原因,比如考虑传播方向的双向性,可先假设波向右传播,再假设波向左传播,分别进行分析。(2)根据周期性列式,若题目给出的是时间条件,则列出t=nT+Δt(n=0,1,2…)进行求解;若给出的是距离条件,则列出x=nλ+Δx(n=0,1,2…)进行求解。(3)根据需要进一步求与波速v=Δ思考讨论图中实线为t=0时刻的波形图,虚线为t=0.1s时刻的波形图。据此能否判定波的传播方向?

例5(2025·辽宁沈阳模拟)一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图如图中的实线所示,t=0.5s时的波形图如图中的虚线所示,则该简谐横波在介质中的传播速度可能为()A.40m/s B.16m/s C.34m/s D.52m/s听课笔记

例6一列沿x轴正方向传播的简谐横波,波速为v,P、Q是沿波传播方向上相距为a的两质点,如图所示。某时刻P、Q两质点都处于平衡位置,且P、Q间仅有一个波峰,经过时间t,Q质点第一次运动到波峰,则t不可能等于()A.a2v B.2a3听课笔记

考点四波的干涉、衍射和多普勒效应1.波的叠加:在两列波的重叠的区域中,每个质点的位移等于这两列波单独传播时引起的位移的和。

2.波的干涉和衍射波的干涉波的衍射现象形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的

波能够绕过障碍物或孔继续向前传播条件两列波的频率必须、相位差恒定、振动方向相同

发生明显衍射的条件:障碍物或孔的比波长小或相差不多

3.多普勒效应:波源和观察者相互靠近或者相互时,观察者接收到的波的频率发生的现象。

(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。判断正误水波干涉形成的干涉图样如图所示,判断下列说法的正误:(1)两波源的频率一定相同。()(2)加强区和减弱区是稳定不变的。()(3)若A点某时刻加强,则半个周期后减弱。()(4)若B点是波谷与波谷相遇,则B点是振动减弱点。()例7(多选)(2025·湖南岳阳模拟)如图所示,S1、S2为两个振动情况完全一样的波源,两列波的波长都为λ,它们在介质中产生干涉现象,S1、S2在空间共形成6个振动减弱的区域(图中虚线处),P是振动减弱区域中的一点,从图中可看出()A.P点到两波源的距离差等于1.5λB.两波源频率之间没有关系C.P点此时刻振动最弱,过半个周期后,振动变为最强D.当一列波的波峰传到P点时,另一列波的波谷也一定传到P点波的干涉现象中加强点、减弱点的判断方法1.图像法在某时刻波的干涉波形图上,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形成以两波源为中心向外辐射的连线,即加强线和减弱线,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.公式法波的干涉现象中,某质点的振动是加强还是减弱,取决于该点到两相干波源的距离之差Δr。(1)当两波源振动步调一致时。若Δr=nλ(n=0,1,2,…),则振动加强;若Δr=(2n+1)λ2(n=0,1,2,…),则振动减弱(2)当两波源振动步调相反时。若Δr=(2n+1)λ2(n=0,1,2,…),则振动加强若Δr=nλ(n=0,1,2,…),则振动减弱。例8如图所示,P为桥墩,A为靠近桥墩浮在水面的叶片,波源S连续振动,形成水波,此时叶片A静止不动。为使水波带动叶片振动,可行的方法是()A.提高波源频率B.降低波源频率C.增大波源距桥墩的距离D.减小波源距桥墩的距离听课笔记