1、第2节机械波知识点1机械波的形成和传播特点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、能量和信息质点不随波迁移介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源相同2机械波的分类分类质点振动方向和波的传播方向的关系形状举例横波垂直凹凸相间；有波峰、波谷绳波等纵波在同一条直线上疏密相间；有密部、疏部弹簧波、声波等3.波长、频率和波速(1)波长：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，用表示波长由频率和波速共同决定横波中，相邻两个波峰(或波谷)之间的距离等于波长纵波中，相邻两个密部(或疏部)之间的距离等于波长(2)频率：波的频率由波源决定
2、，等于波源的振动频率在任何介质中频率不变(3)波速：波的传播速度，波速由介质决定，与波源无关(4)波速公式：vf或v.知识点2波的图象1坐标轴x轴：各质点平衡位置的连线y轴：沿质点振动方向，表示质点的位移2物理意义表示介质中各质点在某一时刻相对各自平衡位置的位移3图象形状简谐波的图象是正弦(或余弦)曲线，如图1221所示图1221知识点3波的特性1波的干涉和衍射波的干涉波的衍射条件两列波的频率必须相同明显条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多现象形成加强区和减弱区相互隔开L的稳定的干涉图样波能够绕过障碍物或孔继续向前传播2.多普勒效应核心精讲1波的传播方向和质点振动方向的判断图1222(1)
3、若已知某时刻A点振动方向向上，则波向x轴负方向传播(2)若已知波向x轴正方向传播，则该时刻B点向上振动2由t时刻的波形确定tt时刻的波形图1223(1)波向右传播tT的时间和向左传播tT的时间波形相同(2)若tT，可以采取“舍整取零头”的办法3波速公式振源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以有vf.4波的图象特点(1)质点振动nT(波传播n)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n时(n1,2,3)，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n1)(n0,1,2,3)时，它们的振动步调总相反(3)波源质点的起振方向决定了它后面的质点
4、的起振方向，各质点的起振方向与波源的起振方向相同师生共研(多选)(2014山东高考)一列简谐横波沿直线传播以波源O由平衡位置开始振动为计时零点，质点A的振动图象如图1224所示，已知O、A的平衡位置相距0.9 m以下判断正确的是()图1224A波长为1.2 mB波源起振方向沿y轴正方向C波速大小为0.4 m/sD质点A的动能在t4 s时最大【合作探讨】(1)从题中的yt图象中能直接读出哪些信息？提示：振幅、周期、A质点的起振时间(2)计算波速有哪两个公式？提示：v，vAB由于以波源开始振动为计时起点，因此波传到A点需要的时间由题图可以看出为3 s，已知O、A两点平衡位置的距离为0.9 m，根据
5、v可求得波的传播速度为0.3 m/s，再根据波长公式vT可求得波长为1.2 m，因此选项A正确，选项C错误；由于A点开始振动的方向沿着y轴正方向，因此波源的起振方向也是沿着y轴正方向，故选项B正确；质点A在t4 s时处在最大位移处，因此动能最小，所以选项D错误波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容图象“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题组通关1(多选)(2016全国丙卷)由波源S形成的简谐横波在均匀介
6、质中向左、右传播波源振动的频率为20 Hz，波速为16 m/s.已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 mP、Q开始振动后，下列判断正确的是() 【导学号：96622201】AP、Q两质点运动的方向始终相同BP、Q两质点运动的方向始终相反C当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置D当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰E当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰BDE简谐横波的波长 m0.8 mP、Q两质点距离波源S的距离PS15.8 m19，SQ14.6 m18.因此P、Q两
7、质点运动的方向始终相反，说法A错误，说法B正确当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰的位置，Q在波谷的位置当S恰好通过平衡位置向下运动时，P在波谷的位置，Q在波峰的位置说法C错误，说法D、E正确2(多选)如图1225所示为一列简谐横波在t10.7 s时刻的波形，波自右向左传播从该时刻开始到t21.4 s时，P点刚好第二次到达波峰，则以下判断中正确的是()图1225A该波的传播速度为0.1 m/sB在t00时刻，质点C向上运动C在t31.6 s末，Q点第一次出现波峰D在t1到t41.9 s过程中，Q点通过的路程为0.2 mACD设波传播的周期为T，由题图可知，P点经过T时间第二次到达波峰位置，
8、所以T0.7 s，解得T0.4 s，波速v0.1 m/s，选项A正确；在t00时刻，C点处于波峰位置，选项B错误；波峰A传播到Q需要的时间t0.9 s，选项C正确；经t10.8 s，Q点开始振动，t41.9 s时Q已振动了0.4 s，通过路程s4A40.05 m0.2 m，选项D正确 核心精讲两种图象的比较图象类型振动图象波的图象研究对象一振动质点沿波传播方向上所有质点研究内容一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图象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象信息(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)各时刻质点位移(4)各时刻速度、加速度方向(1)波长、振幅(
9、2)任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度方向(4)传播方向、振动方向的互判形象比喻记录着一个人一段时间内活动的录像带记录着许多人某时刻动作、表情的集体照片图象变化随时间推移，图象延续，但已有形状不变随时间推移，图象沿传播方向平移一完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长师生共研(2015天津高考)图1226甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为xa2 m和xb6 m，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象下列说法正确的是() 甲乙图1226A该波沿x方向传播，波速为1 m/sB质点a经4 s振动的路程为4 mC此时刻质点a的速度沿y方向D质点a在t
10、2 s时速度为零D由题图乙可知，简谐横波的周期T8 s，且t0时质点b沿y方向运动，根据振动和波动的关系，波沿x方向传播，质点a沿y方向运动，选项A、C错误；质点a经过4 s振动的路程s4A1 m，选项B错误；质点a在t2 s时，处于负向最大位移处，速度为零，选项D正确“一分、一看、二找”巧解波动图象与振动图象的综合类问题1分清振动图象与波动图象此问题最简单，只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波动图象，横坐标为t则为振动图象2看清横、纵坐标的单位尤其要注意单位前的数量级3找准波动图象对应的时刻4找准振动图象对应的质点题组通关3(多选)(2014全国卷)图1227(a)为一列简谐横波在t2 s时
11、的波形图，图(b)为媒质中平衡位置在x1.5 m处的质点的振动图象，P是平衡位置为x2 m的质点下列说法正确的是() 【导学号：96622202】图1227A波速为0.5 m/sB波的传播方向向右C02 s时间内，P运动的路程为8 cmD02 s时间内，P向y轴正方向运动E当t7 s时，P恰好回到平衡位置ACE由题图(a)读出波长2.0 m，由题图(b)读出周期T4 s，则v0.5 m/s，选项A正确；题图(a)是t2 s时的波形图，题图(b)是x1.5 m处质点的振动图象，所以该质点在t2 s时向下振动，所以波向左传播，选项B错误；在02 s内质点P由波峰向波谷振动，通过的路程s2A8 cm
12、，选项C正确，选项D错误；t7 s时，P点振动了个周期，所以这时P点位置与tT3 s时位置相同，即在平衡位置，所以选项E正确4(多选)如图1228所示，甲为一列沿x轴传播的简谐波在t0.1 s时刻的波形图象，乙表示该波在传播介质中x2 m处的质点a从t0时起的振动图象则() 甲 乙图1228A该波的周期是0.10 sB该波沿x轴负方向传播Ct0.05 s时，质点a在负的最大位移处D从t0.10 s到t0.25 s，质点a通过的路程为40 cmBC由乙图知，质点的振动周期为T0.2 s，A错误；由乙图知，t0.1 s时，质点a向上运动，在甲图上，由波形的平移可知，该波沿x轴负方向传播，B正确；由
13、乙图知，质点a在t0.05 s处于负的最大位移处，C正确；从t0.10 s到t0.25 s，质点a振动了tTT，通过的路程为3A30.2 m60 cm，D错误 师生共研(多选)如图1229所示，a、b是一列横波上的两个质点，它们在x轴上的距离x30 m，波沿x轴正方向传播，当a振动到最高点时b恰好经过平衡位置，经过3 s，波传播了30 m，并且a经过平衡位置，b恰好到达最高点，下列说法正确的是()图1229A这列波的速度一定是10 m/sB这列波的周期可能是0.8 sC这列波的周期可能是3 sD这列波的波长可能是24 mABD波速v m/s10 m/s，A对；波长的通式为对式k1时24 m，D
14、对；由式知周期T(k0,1,2,3)，当k3时T0.8 s，B对；由式知T(k0,1,2,3)，C错1造成波动问题多解的主要因素(1)周期性时间周期性：时间间隔t与周期T的关系不明确；空间周期性：波传播距离x与波长的关系不明确(2)双向性传播方向双向性：波的传播方向不确定；振动方向双向性：质点振动方向不确定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t或x，若此关系为时间，则tnTt(n0,1,2)；若此关系为距离，则xnx(n0,1,2)题组通关5(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x12 m处的质点的振动图线如图12210甲所示，在x18 m处
15、的质点的振动图线如图乙所示下列说法正确的是()【导学号：96622203】图12210A该波的周期为12 sBx12 m处的质点在平衡位置向上振动时，x18 m处的质点在波峰C在04 s内x12 m处和x18 m处的质点通过的路程均为6 cmD该波的波长可能为8 mABD根据图甲，该波的周期为12 s，选项A正确；根据图甲和图乙，x12 m处的质点在平衡位置向上振动时，x18 m处的质点在波峰，选项B正确；x18 m处质点的振动方程为y4sin t，在04 s内质点通过的路程为(82)cm，选项C错误；根据6 m，当n0时，8 m，选项D正确6(多选)一列简谐横波沿x轴传播，x0与x1 m处两
16、质点的振动图线分别如图12211中实线与虚线所示，由此可以得出()图12211A波长一定是4 mB周期一定是4 sC最大波速一定是1 m/sD波的传播速度可能是0.125 m/sBC根据图象可得，该波的周期为T4 s，选项B正确；两质点之间距离为x1 m，则波向x轴正向传播时有1 m(n为自然数)，当波向x轴负向传播时有1 m(n为自然数)，可得波长的最大值为4 m，最大波速v1 m/s，选项A错误，选项C正确；波速v m/s或v m/s，无论n取何值，都不能使波速为0.125 m/s，选项D错误核心精讲1波的干涉现象中加强点、减弱点的两种判断方法(1)公式法：某质点的振动是加强还是减弱，取决
17、于该点到两相干波源的距离之差r.当两波源振动步调一致时若rn(n0,1,2，)，则振动加强；若r(2n1)(n0,1,2，)，则振动减弱当两波源振动步调相反时若r(2n1)(n0,1,2，)，则振动加强；若rn(n0,1,2)，则振动减弱(2)图象法：在某时刻波的干涉的波形图上，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，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多普勒效应的成因分析(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
18、波的个数当波以速度v通过观察者时，时间t内通过的完全波的个数为N.(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题组通关7利用发波水槽得到的水面波形如图12212甲、乙所示，则()图12212A图甲、乙均显示了波的干涉现象B图甲、乙均显示了波的衍射现象C图甲显示了波的干涉现象，图乙显示了波的衍射现象D图甲显示了波的衍射现象，图乙显示了波的干涉现象D甲图中水波通过小孔的现象是波的衍射现象，乙图中是两列水波相遇发生干涉形成的条纹，故选项D正确8.如图12213所示为两列相干水波在t0时刻的叠加情况，其中实线表示波峰，虚线表示波谷若两列波的振
19、幅均保持5 cm不变，波速和波长分别为1 m/s和0.5 m，C点是BD连线的中点则下列说法正确的是()【导学号：96622204】图12213AA、D点振动始终加强，B点振动始终减弱BC点始终保持静止不动Ct0时刻，A、B两点的竖直高度差为10 cmD在t0至t0.25 s的时间内，B点通过的路程为20 cmDA、B、C、D点振动始终加强，选项A、B错误；t0时刻，A、B两点的竖直高度差为20 cm，选项C错误；波动周期T0.5 s，在t0至t0.25 s的时间内，B点通过的路程为20 cm，选项D正确9如图12214所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处的静止的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处的静止的人感受到的声波的频率为f2，则()图12214Af1f，f2fBf1fCf1f，f2f Df1f，f2fD波源朝向观察者运动时，观测频率大于静止的观测频率，波源远离观察者运动时，观测频率小于静止的观测频率，D正确