第8章 第2讲 机械波（word教参）-【正禾一本通】2024高考物理高三一轮总复习高效讲义（新教材新高考）

第2讲 机械波 【课标解读】 　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，会分析波的图像。3.理解波的图像与振动图像的区别。4.知道波的干涉、衍射和多普勒效应，掌握干涉、衍射的条件。 备考第1步——梳理教材基础，落实必备知识 一、机械波的形成和传播 1．产生条件 (1)有发生机械振动的波源。 (2)有能传播振动的介质，如空气、水、绳子等。 2．传播特点[1] (1)传播振动形式、能量和信息。 (2)质点不随波迁移。 (3)介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源相同。 注解[1] 在波的传播方向上各质点的起振方向与波源的相同。 二、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[2] 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 注解[2] 横波(机械波)只能在固体中传播，纵波中质点的振动方向与传播方向不能说成相同。 三、波速、波长和频率(周期)的关系 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。 2．频率f：在波动中，介质中各质点的振动频率都是相同的，都等于波源[3]的振动频率。 3．波速v、波长λ和频率f、周期T的关系 公式：v＝＝λf。机械波的波速大小由介质本身的性质决定，与机械波的频率无关。 注解[3] 已经形成的波跟波源无关，即使波源停止振动，波动仍继续向前传播。 四、横波的图像[4] 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。如图。 2．物理意义：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。 注解[4] 波的图像不是描述一个质点的位移随时间变化的情况，而是描述某时刻各质点的位移情况。 五、波的干涉和衍射现象　多普勒效应 1．波的干涉和衍射 波的干涉 波的衍射[5] 条件 两列波的频率必须相同，相位差保持不变 产生明显衍射的条件：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 (1)条件：声源和观察者之间有相对运动(距离发生变化)； (2)现象：观察者感到频率发生变化； (3)实质：声源频率不变，观察者接收到的频率变化。 注解[5] 发生衍射是无条件的，发生明显衍射是有条件的。 基础小题自测 1．判断下列说法的正误。 (1)机械波的频率等于振源的振动频率。(　　) (2)机械波的传播速度v取决于介质的性质，只要介质不变，v就不变；如果介质变了，v也一定变。(　　) (3)通过波的图像可以找出任一质点在任意时刻的位移。(　　) (4)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象，一切波都能发生衍射现象。(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)× 2．(2022·天津高三二模)一列简谐横波沿x轴传播，t＝0 s时刻波形如图中实线所示，虚线为t＝0.3 s后的波形，关于平衡位置在x＝4 m处的质点，其振动图像可能正确的是图中的(　　) 解析：选A。若波沿x轴正向传播，则nT＋T＝0.3 s(n＝0，1，2…)，其中n＝1时T＝0.18 s且t＝0时刻在x＝4 m处的质点沿y轴正向振动，但是周期不可能为0.36 s；若波沿x轴负向传播，则nT＋T＝0.3 s(n＝0，1，2…)，无论n取何值，周期不可能等于0.18 s和0.36 s。由以上分析可知，A正确，B、C、D错误。故选A。 3．(2023·江苏昆山中学高三模拟预测)一般来说现在的手机上都会有2个麦克风，一个比较大的位于手机下方，另一个一般位于手机顶部。查阅手机说明后知道手机内部上麦克风为降噪麦克风。进一步翻阅技术资料得知：降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波，从而实现降噪的效果。如图是理想情况下的降噪过程，实线对应环境噪声，虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。下列说法错误的是(　　) A．降噪过程实际上是声波发生了干涉 B．降噪过程本质上是两列声波相遇时叠加的结果 C．降噪声波与环境噪声的传播速度一定相等 D．P点经过一个周期沿波的传播方向传播的距离为一个波长 解析：选D。由题图看出，降噪声波与环境声波波长相等，波速相等，则频率相同，叠加时产生干涉，由于两列声波等幅反相，所以振动减弱，起到降噪作用，故A、B正确；机械波传播的速度由介质决定，则知降噪声波与环境噪声的传播速度相等，故C正确；质点在平衡位置附近振动，不会随波迁移，故D错误。故选D。 4．(多选)如图所示，a、b、c、d是一简谐横波上的质点，某时刻a、d位于平衡位置且相距为9 m，c在波谷，该波的波速为2 m/s。若此时a经平衡位置向上振动，则(　　) A．此波向右传播 B．b点振动周期为3 s C．c