第7章 第2节 机械波(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)通用版

第2节　机械波 一、机械波　横波和纵波 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)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同。 (3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，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的波，有波峰(凸部)和波谷(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，有密部和疏部。 二、横波的图像　波速、波长和频率的关系 1．横波的图像 (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)图像(如图所示) 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。 (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 ①v＝λf；②v＝。 三、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 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：波源和观察者之间有相对运动。 (2)现象：观察者感到频率发生变化。 (3)实质：波源频率不变，观察者接收到的频率变化。 一、易错易混辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)在机械波中各质点不随波的传播而迁移。 (√) (2)通过波的图像可以找出任一质点在任意时刻的位移。 (×) (3)机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同。 (√) (4)机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍。 (×) (5)波速表示介质中质点振动的快慢。 (×) (6)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象。 (×) 二、教材习题衍生 1．(鲁科版选择性必修第一册改编)(多选)下列说法中正确的是(　　) A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了 B．发生多普勒效应时，观察者接收的频率发生了变化 C．多普勒效应是在波源和观察者之间有相对运动时产生的 D．当观察者向波源靠近时，观察到波的频率变小 BC　[当波源与观察者之间有相对运动时，会发生多普勒效应，选项C正确；发生多普勒效应时是观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率没有变化，选项A错误，选项B正确；当观察者向波源靠近时，会观察到波的频率变大，选项D错误。] 2．(人教版选择性必修第一册改编)(多选)如图所示，当波源和障碍物都静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射。下列措施可能使波发生较为明显衍射的是(　　) A．增大波源的振动频率 B．减小波源的振动频率 C．增大障碍物的长度 D．减小障碍物的长度 BD　[不能发生明显衍射的原因是障碍物的长度大于波长，则增大波长或减小障碍物的长度可能使波发生较为明显的衍射，选项C错误，D正确；由λ＝知，v不变，减小f，λ增大，选项A错误，B正确。] 3．(鲁科版选择性必修第一册改编)一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则(　　) A．此刻a的加速度最小 B．此刻b的速度最小 C．若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动 D．若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置 C　[由波动图像可知，此时质点a位于波峰处，根据质点振动特点可知，质点a的加速度最大，故A错误；此时质点b位于平衡位置，所以速度为最大，故B错误；若波沿x轴正方向传播，由“上下坡法”可知，质点b向y轴正方向运动，故C正确；若波沿x轴负方向传播，由“上下坡法”可知，a质点沿y轴负方向运动，c质点沿y轴正方向运动，所以质点c比质点a先回到平衡位置，故D错误。] 4．(人教版选择性必修第一册改编)(多选)一列简谐横波，沿x轴正向传播，位于原点的质点的振动图像如图甲所示；图乙为该波在某一时刻的波形图。下列说法正确的是(　　) 甲　　　　　　　　　　　　乙 A．由图甲可知，位于原点的质点振动的振幅是16 cm B．位于原点的质点振动的周期是0.2 s C．由图甲，在t＝时，位于原点的质点离开平衡位置的位移为零 D．该波的传播速度是20 m/s BC　[由题图甲读出振幅A＝8 cm，周期T＝0.2 s，故A错误，B正确；当t＝时，坐标原点的质点处在平衡位置向下运动，所以y＝0，故C正确；从题图乙中可以看出波长λ＝2 m，所以波速v＝＝ m/s＝10 m/s，故D