2019年高考物理一轮复习第十五章机械振动机械波第2讲机械波学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 2 讲 机械波 板块一 主干梳理 夯实基础 【知识点 1】 机械波 横波和纵波 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； 介质中质点不 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 【知识点 2】 横波的图象 波速、波长、频率 (周期 )及其关系 1.横波的图象 (1)坐标轴：横轴表示各质点的 平衡位置 ，纵轴表示该时刻各质点偏离各自平衡位置的 位移 。 (2)意义：表示在某一时刻各质点 离开各自 平衡位置 的位移。 (3)图象 (

2、4)应用 可直接读取 振幅 A、 波长 ，以及该时刻各质点偏离各自平衡位置的 位移 。 【 精品教育资源文库 】 可确定该时刻各质点加速度的 方向 ，并能比较该时刻不同质点速度或加速度的大小。 可结合波的传播方向确定各质点的 振动方向 ，或结合某个质点的振动方向确定波的 传播方向 。 2波长、波速、频率 (周期 )及其关系 (1)波长 ：在波动中，偏离平衡位置位移 (或者说振动相位 )总是 相同 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 介质 本身的性质决定。 (3)频率 f：由波源决定，等于波源 的 振动频率 ；与周期的关系为 f 1T。 (4)波长、波速、频率和

3、周期的关系： v f T 。 【知识点 3】 波的干涉和衍射 多普勒效应 1波的独立传播原理 两列波相遇后 彼此穿过 ，仍然保持各自的运动特征，即各自的波长、频率等保持不变， 继续传播 ，就像没有跟另一列波相遇一样。 2波的叠加 几列波相遇时能够保持各自的运动特征，即各自的波长、频率等保持不变，继续传播，在它们 重叠 的区域里，介质的质点 同时参与 这几列波引起的振动，质点的位移 (速度、加速度 )等于这几列波单独传播时 引起的位移 (速度、加速度 )的 矢量和 。 3波的干涉和衍射的比较 【 精品教育资源文库 】 4多普勒效应 (1)定义：由于波源和观察者之间有 相对运动 ，使观察者接收到

4、的波的 频率 发生变化的现象叫多普勒效应。 (2)规律：波源的频率 不变 ，只是观察者接收到的波的频率发生变化。如果二者相互接近，观察者接收到的频率 变大 ；如果二者相互远离，观察者接收到的频率 变小 。 (3)应用：利用声波的多普勒效应可以测定车辆行驶的速度；利用光波的多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的运行速度。 板块二 考点细研 悟法培优 考点 1 机械波的形成与传播 深化理解 1波速与振速的区别 波源振动几个周期，波形就向外平移性延伸几个波长， T 这个比值就表示了波形向外平移性延伸 (或振动能量向外传播 )的速度，即波速。波速的大小与介质有关，波在同一均匀介质中的传播是匀速的，与波源

5、的振动频率无关。 质点的振动速度，即为振速，波动中各质点都在平衡位置附近做周期性振动，即做变速运动，振速周期性变化，【 精品教育资源文库 】 振速的大小、方向与质点偏离平衡位置的位移的大小、方向有关。 2机械振动与机械波的区别和联系 【 精品教育资源文库 】 例 1 (多选 )一列简谐横波向右传播，在其传播路径上每隔 L 0.1 m 选取一个质点，如图甲所示， t 0 时刻波恰传到质点 1，并立即开始向上振动，经过时间 t 0.3 s，所选取的 1 9 号质点间 第 一次出现如图乙所示的波形，则下列判断正确的是 ( ) A t 0.3 s 时刻，质点 1 向上振动 B t 0.3 s 时刻

6、，质点 8 向下振动 C t 0 至 t 0.3 s 内，质点 5 振动的时间只有 0.2 s D该波的周期为 0.2 s，波速为 4 m/s E该波的周期为 0.3 s，波速为 2.67 m/s 【 精品教育资源文库 】 (1)如何确定波的周期、波长和波速？ 提示： 由振动的时间确定周期 T，由形成的波形 确定波长 ，再由 v T 确定波速。 (2)如何由波的传播方向确定质点的振动方向？ 提示： 微平移法。 尝试解答 选 BCD。 由乙图可知波长 0.8 m，由题知， t 0 时刻，该波恰传到质点 1，并向上振动，当 t 0.3 s 时，由乙图确定此时质点 1 向下振动，又已知 1 9 号

7、质点间 第 一次出现如图乙所示波形，故质点 1 振动了一个半周期，所以 T 0.2 s，由 v T 得 v 4 m/s，所以 D 正确， A、 E 错误。由波向右传播及乙图可知，在 t 0.3 s 时，质点 8 向下振动， B 正确。从 t 0 时刻起，经半个周期即 0.1 s 波才传到质点 5，因此质点 5 在 t 0 至 t0.3 s 内振动了一个周期 0.2 s， C 正确。 总结升华 机械波的特点及各物理量之间的关系 (1)介质依存性：机械波离不开介质。 (2)能量信息性：机械波传播的是振动的形式、能量和信息。 (3)传播不移性：在传播方向上，各质点只在各自平衡位置附近振动，并不随波迁

8、移。 (4)时空重复性：机械波传播时，介质中的质点不断地重复着振源的振动形式。 (5)周期、频率同源性：介质中各质点的振动周期均等于振源的振动周期且在传播中保持不变。 (6)起振同 向性：介质中各质点开始振动，方向与振源开始振动的方向相同。 (7)波长、波速和频率的关系： v f ， f 由波源决定， v 由介质决定。 跟踪训练 2017 广东肇庆二模 (多选 )如图所示为一列简谐横波在 t0时刻的波形，已知波速为 0.2 m/s，以下说法正确的是 ( ) A波源的振动周期为 0.6 s B经过 0.1 s，质点 a 通过的路程为 10 cm C在 t0时刻，质点 a 的加速度比质点 b 的加

9、速度小 D若质点 a 比质点 b 先回到平衡位置，则波沿 x 轴负方向传播 E若该波沿 x 轴 正方向传播，在 t0时刻质点 c 的运动方向垂直 x 轴向上 答案 CDE 解析 由题图可知，该波波长为 8 cm，又已知波速 v 0.2 m/s，故波源的周期 T v 0.08 m0.2 m/s 0.4 s， A【 精品教育资源文库 】 错误；经过 0.1 s，即 14T，质点 a 若向上运动，则通过的路程将大于 10 cm，若向下运动，则通过的路程将小于 10 cm， B 错误；在 t0时刻，质点 a 距平衡位置的距离比质点 b 的小，故质点 a 受到的回复力较小，加速度小于质点 b 的加速度

10、， C 正确；若质点 a 比质点 b 先回到平衡位置，说明质点 a 向上振动，利用微平移法可知，波沿 x 轴负方向传播， D 正确；若该波沿 x 轴正方向传播，利用微平移法可知，在 t0时刻质点 c 的运动方向垂直 x 轴向上， E 正确。 考点 2 对波的图象和振动图象的理解 对比分析 1波的图象和振动图象的比较 【 精品教育资源文库 】 2波的传播方向与质点的振动方向的判断方法 【 精品教育资源文库 】 例 2 全国卷 (多选 )如下图 (a)为一列简谐横波在 t 2 s 时的波形图，图 (b)为媒质中平衡位置在 x 1.5 m处的质点的振动图象， P 是平衡位置为 x 2 m 的质点

11、。下列说法正确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A 波速为 0.5 m/s B波的传播方向向右 C 0 2 s 时间内， P 运动的路程为 8 cm D 0 2 s 时间内， P 向 y 轴正方向运动 E当 t 7 s 时， P 恰好回到平衡位置 (1)如何分析波的传播距离，质点的振动路程？ 提示： 由波的图象读出波长 ，由介质中质点的振动图象读出周期 T，再由 v T 计算出波速，然后由 x vt求出波在时间 t 内传播的距离。质点的振动路程由振幅及振动的时间共同决定。 (2)如何确定波动图象上各质点的振动方向？ 提示： 利用同侧法、上下坡法或微平移法。 尝试 解答 选 ACE。 由

12、题图 (a)读出波长 2.0 m，由题图 (b)读出周期 T 4 s，则 v T 0.5 m/s， A 正确；题图 (a)是 t 2 s时的波形图，题图 (b)是 x 1.5 m 处质点的振动图象，该质点在 t 2 s 时向下振动，所以波向左传播， B 错误；在 0 2 s 内质点 P 由波峰向波谷振动，通过的路程 s 2A 8 cm， C 正确， D 错误； t 7 s 时， t 5 s 114T， P 恰好回到平衡位置， E 正确。 总结升华 “ 一分、一看、二找 ” 巧解波的图象与振动图象综合类问题 (1)分清振动图象与波的图象。只要看横坐标即可，横坐标为 x 则为波的图象，横坐标为 t 则为振动图象。 (2)看清横、纵坐标的单位，包括单位前的数量级。 (3)找准波的图象对应的时刻在振动图象中对应的位置。 (4)找准振动图象对应的质点在波的图象中对应的位置。 跟踪训练 (多选 )如图甲所示是一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波在 t 0 时刻的波形图， P 是离原点 x1 2 m 的一个质点， Q 是离原点 x2 4 m 的一个质点，此时离原点 x3 6 m 的质点刚刚要开始振动。图乙是该简谐波传播方向上 某一质点的振动图象 (计时起点相同 )。由此可知 ( )