人教高考物理一轮复习 第15章 第2讲 机械波.docx

第2讲　机械波
目标要求　1.知道机械波的分类及特点.2.掌握波速、波长和频率的关系，会分析波的图象.3.知道波的干涉、衍射和多普勒效应，掌握干涉、衍射的条件.
考点一　机械波与波的图象
基础回扣
1.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
①机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移.
②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.
③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.
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波长的距离，v＝＝λf.
2.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(如图1)
图1
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.
(4)波长、波速和频率的关系：v＝＝λf.
技巧点拨
1.波的周期性
(1)质点振动nT(n＝0,1,2,3，…)时，波形不变.
(2)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为nλ(n＝1,2,3，…)时，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)时，它们的振动步调总相反.
2.波的传播方向与质点振动方向的互判
“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x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向
　　　　 波的形成与传播
例1　(2020·全国卷Ⅲ·34(1))如图2，一列简谐横波平行于x轴传播，图中的实线和虚线分别为t＝0和t＝0.1 s时的波形图.已知平衡位置在x＝6 m处的质点，在0到0.1 s时间内运动方向不变.这列简谐波的周期为________ s，波速为________ m/s，传播方向沿x轴________(填“正方向”或“负方向”).
图2
答案　0.4　10　负方向
解析　根据x＝6 m处的质点在0到0.1 s时间内运动方向不变，可知波沿x轴负方向传播，且＝0.1 s，得T＝0.4 s，由题图知波长λ＝4 m，则波速v＝＝10 m/s.
　　　　 波的图象
例2　(多选)(2020·黑龙江哈尔滨市第六中学高三上学期期末)一列简谐横波沿x轴正方向传播，波源位于x＝0位置，t＝0时刻波源开始沿y轴振动，经过0.15 s时波形如图3所示.下列说法正确的是(　　)
图3
A.该波的波长为50 cm
B.该波的传播速度为 m/s
C.此时图中x＝40 cm处的质点开始沿y轴正方向运动
D.此后1 s内，x＝20 cm处的质点通过的路程为1.2 m
E.此后再经过0.125 s，x＝60 cm处的质点第一次出现在波谷位置
答案　BDE
解析　由题图可知λ＝0.4 m，可得λ＝ m，选项A错误；由题意可知T＝0.15 s，可得T＝0.2 s，则波速v＝＝ m/s，选项B正确；由波形图，结合“同侧法”可知，此时图中x＝40 cm处的质点开始沿y轴负方向运动，选项C错误；此后1 s＝5T内，x＝20 cm处的质点通过的路程为5×4A＝20×6 cm＝1.2 m，选项D正确；当此时刻平衡位置在x＝ cm处的波谷传到x＝60 cm位置时，x＝60 cm处的质点第一次出现在波谷位置，所用时间t＝＝ s＝0.125 s，选项E正确.
1.(波的形成和传播)(多选)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近.该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s.下列说法正确的是(　　)
A.该水面波的频率为6 Hz
B.该水面波的波长为3 m
C.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去
D.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移
答案　BD
解析　从第1个波峰到第10个波峰经历了9个波形，时间间隔为15 s，所以其振动周期为T＝ s＝ s，频率为f＝＝0.6 Hz，A错误；波长λ＝vT＝1.8× m＝3 m，B正确；波传播过程中，传播的是振动形式，