网校教育资源平台

2019年高考物理人教版一轮复习第13章机械振动与机械波 光 电磁波与相对论:第13章 第2讲机械波

评价文档:
文档评论: 0
分享到:
10积分 下载
 第 十三 章

机械振动与机械波 光 电磁波与相对论

          第2讲 机械波
1      知识梳理自测

2      核心考点突破

3      2年高考模拟
知识梳理自测
      •机械波 
•  1.机械波的形成条件
•  (1)有发生机械振动的波源。
•  (2)有传播介质,如空气、水等。
•  2.传播特点
                    形式     能量 
•  (1)机械波传播的只是振动的________和________,质点
                   迁移 
只在各自的平衡位置附近做简谐运动,并不随波________。
                                  波源的 
•  (2)介质中各质点的振幅相同,振动周期和频率都与
________振动周期和频率相同。                 4A 
•  (3)一个周期内,质点完成一次全振动,通过的路程为
_______,位移为零。
•  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垂直            ________波峰 
的波,有波谷________  (凸部)和________(凹部)。
•  (2)纵波:质点的振动方向与波的传播方向在同一直线__________ 
上的波,有密部 疏部________ 和________。
      •横波的图象 
•  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
该时刻各质点的位移   ________。
•  (2)意义:表示在波的传播方向上,某时刻各质点离开平衡位置 
___________的位移。
•  (3)图象
•  (4)应用
•  ①直接读取振幅________A 波长和λ ________,以及该时刻各质点的位移 
________。                 方向 
•  ②确定某时刻各质点加速度和速度的振动方向 ________,并能比
较大小。传播方向 
•  ③结合波的传播方向可确定各质点的___________或由各
质点的振动方向确定波的___________。
•  2.波长、波速、频率及其关系
•  (1)波长λ:在波动中,振动相位总是相同       ________的两个相
邻质点间的距离。                  介质 
•  (2)波速v:波在介质中的传播速度,由振动频率      ________本身的
性质决定。
        λf 
•  (3)频率f:由波源决定,等于波源的____________。
•  (4)波长、波速和频率的关系
•  ①v=________;②v=__________。
      •波特有的现象 
•  1.波的叠加:
•  观察两列波的叠加过程可知:几列波相遇时,每列波都
能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰        _____________,只是在
重叠的区域里,质点同时参与这几列波引起的振动,质点的位移的矢量和 
位移等于这几列波单独传播时引起的______________。
•  2.波的干涉和衍射:波的干涉               波的衍射
                          明显条件:障碍物或孔
      两列波的频率必须
 条件                       的________比波长小或
      ________
                          相差不多
                 相同 
      形成加强区和减弱区相            尺寸 
                          波能够______________
 现象   互隔开的稳定的
                          或孔继续向前传播绕过障碍物 
      ___________干涉图样___ 
•  3.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
察者感受到波的频率发生变化   ____________的现象。
•  (2)实质:声源频率不变________ ,观察者接收到的频率发生变化 
______________。
•  (3)规律:                        频率增大 
                                 频率减小 
•  ①波源与观察者如果相互靠近,观察者接收到的
______________;                      等于 
•  ②波源与观察者如果相互远离,观察者接收到的
______________;
•  ③波源和观察者如果相对静止,观察者接收到的频率
________波源的频率。
•  思维诊断:
•  (1)在水平方向传播的波为横波。×        (  )
•  (2)在机械波中各质点不随波的传播而迁移。√            (  )
•  (3)通过波的图象可以找出任一质点在任意时刻的位移。×                (
  )                                       √
•  (4)机械波在传播过程中,各质点振动的周期、起振方向×
                         ×
都相同。(  )
                               ×
•  (5)机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍。(  
                     √
)
                            ×
•  (6)波速表示介质中质点振动的快慢。(  )
•  (7)两列波在介质中叠加,一定产生干涉现象。(  )
•  (8)一切波都能发生衍射现象。(  )
•  (9)多普勒效应说明波源的频率发生变化。(  )
           D 


•  [解析] 由图知a、b两点之间的距离为一个波长,a、b
两点振动开始时刻相差一个周期,选项AB错误;由波是向
右传播的,知选项C错误,D正确。
C 
•  [解析] 波在传播过程中,机械波的振幅与波源振动的
振幅相等,故A错误;在波传播过程中各质点的振动周期均
与波源振动的周期相同,故B错误;每个质点都在重复波源
的振动,因此质点的振动频率和波源的振动频率相同,故C
正确;振动速度与波的传播速度不相同,故D错误。
                              ACE 


•  A.这列波的波长为4m
•  B.波中每个质点的振动周期为4s
•  C.若已知波沿x轴正向传播,则此时质点a向下振动
•  D.若已知质点b此时向上振动,则波沿x轴负向传播
•  E.在半个周期内,质点a的位移为零
•  [解析] 由图知波长为4m,选项A正确;振动周期无法
求解,选项B错误;若波沿x正向传播,则此时质点a向下振
动,选项C正确;若质点b向上振动,则此波沿x轴正向传播
,选项D错误;半个周期后,质点a会再次回到平衡位置,
位移为零,选项E正确。
                             BD 


•  [解析] 根据多普勒效应,当观察者与声源相互靠近时
,观察者接收到的频率大于声源发出的频率;当观察者与声
源相互远离时,观察者接收到的频率小于声源发出的频率,
故A、C错误,B、D正确。
核心考点突破
•机械波的传播与图象 

•  3.波的传播方向与质点的振动方向的判断方法

•  解题导思:(1)当波传到P点时,P点开始离开平衡位置向上振动 

___________;波源O恰好处于波峰位置,说明O、F两质点

之间的距离等于________。

•  (2)再经过5s,平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位

置,说明波从P点传播到Q点所用时间为________________

。

•  答案:(1)1.33m (2)1.25m
〔类题演练 1 〕


 BCE 

•  A.波速为4m/s
•  B.波的频率为1.25Hz
•  C.当波传到x=10m处时,该处的质点向y轴正方向运动
•  D.t=1.2s时,x轴坐标为11m的质点恰好位于波谷
•  E.t=1.2s时,x轴坐标为15m的质点恰好位于波峰
〔类题演练 2 〕


                 ADE 
•  A.该列波的传播速度为20m/s
•  B.在0~1.2s内质点P经过的路程为2.4m
•  C.t=0.6s时质点P的速度方向沿y轴正方向
•  D.t=0.7s时质点P位于波谷
•  E.质点P的振动方程是y=10sin5πt(cm)

      •波动图象与振动图象综合 
• 两种图象的比较
图象类型          振动图象               波的图象
          表示某质点各个时刻         表示某时刻各质点的位
物理意义
               的位移                  移
                           (1)波长、振幅
         (1)质点振动周期         (2)任意一质点在该时刻
         (2)质点振幅           的位移
图象信息     (3)各时刻质点位移        (3)任意一质点在该时刻
         (4)各时刻速度、加速       加速度方向
         度方向               (4)传播方向、振动方向
                           的互判
         记录着一个人一段时         记录着许多人某时刻动
形象比喻
         间内活动的录像带          作、表情的集体照片
         随时间推移,图象延         随时间推移,图象沿传
图象变化
         续,但已有形状不变         播方向平移
一完整曲
线占横坐         表示一个周期            表示一个波长
 标距离
                         D 
•  A.该波沿+x方向传
播,波速为1m/s
•  B.质点a经4s振动的
路程为4m
•  C.此时刻质点a的速度沿+y方向
•  D.质点a在t=2s时速度为零
•  解题导思:(1)如何分析波的传播速度、质点的振动路程
?
•  (2)如何确定波动图象上各质点的振动方向?
•  [解析] 从题图乙看出,质点b从0时刻起由平衡位置向
上振动,结合题图甲可判断出波沿-x方向传播,A错误。
质点a从0时刻由平衡位置向-y方向振动,C错误。从图乙看
出,各质点的振动周期T=8s,在t=2s时,质点a运动到负方
向最大位移处,瞬时速度为零,D正确。经过4s,质点a运动
半个周期,路程s=2A=1m,B错误。
                                   ACE 
•  A.波中质点在一个
周期内通过的路程为8cm
•  B.该列波的波长为
4m• C.该列波的波速为0.5m/s
•  D.t=1.5s时A、B两质点的位移相同
•  E.t=1.5s时A、B两质点的振动速度方向相同



〔类题演练 3 〕


                                           ABE 
•  A.这列波的波长是8m,周期是0.2s,振幅是10cm
•  B.在t=0时,质点Q向y轴正方向运动
•  C.从t=0到t=0.25s,该波沿x轴负方向传播了6m
•  D.从t=0到t=0.25s,质点P通过的路程为30cm
•  E.质点Q简谐运动的表达式为y=0.10sin10πt(m)
       •  波的多解问题 
•  1.造成波动问题多解的主要因素
•  (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。
•  如:a.质点达到最大位移处,则有正向和负向最大位移
两种可能。
•  b.质点由平衡位置开始振动,则起振方向有向上、向下
(或向左、向右)两种可能。
•  c.只告诉波速不指明波的传播方向,应考虑沿两个方向
传播的可能,即沿x轴正方向或沿x轴负方向传播。
•  d.只给出两时刻的波形,则有多次重复出现的可能。
•  (3)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
满足条件的关系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,…)。
•  (1)求波传播的可能距离;
•  (2)求可能的周期;
•  (3)求可能的波速;
•  (4)若波速是35m/s,求波的传播方向;
•  (5)若0.2s小于一个周期时,求传播的距离、周期、波速
。





〔类题演练 4 〕


                                       BCD 


       •  波的干涉、衍射、多普勒效应 
•  波的干涉中振动加强点和减弱点的判断
•  (1)图象法:在某时刻的波形图上,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,这
就是干涉图样,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。

BC 



〔类题演练 5 〕
                                                        A 
•  [解析] 由多普勒效应可知,若声波波源远离观察者,
则观察者接收到的声波频率减小,A错误;声波击碎玻璃杯
是因为声波频率与玻璃杯的固有频率相同,发生共振导致玻
璃杯破碎,B正确;由于光波和无线电波都属于电磁波,不
依靠介质传播,它们在水中传播时会有损耗,超声波是机械
波,可以在介质中传播,所以超声波在水中传播的距离比光
波和无线电波在水中传播的距离远得多,C正确;“闻其声而
不见其人”是声波的衍射现象,D正确。
2年高考模拟
10积分下载