第12章 第2讲 机械波（Word教参）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（新教材 新高考）

第2讲　机械波 一、机械波 1．定义：机械振动在介质中的传播。 2．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。 3．特点 (1)传播振动的形式、能量、信息。 (2)质点不随波迁移。 (3)每个质点起振方向都与波源的起振方向相同。 4．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，有波峰和波谷。 (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，有疏部和密部。 5．描述物理量 (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。 ①在横波中，两个相邻波峰(或波谷)间的距离等于波长。 ②在纵波中，两个相邻密部(或疏部)之间的距离等于波长。 (2)周期(T)或频率(f)：波的周期或频率等于波源振动的周期或频率。 (3)波速(v)：波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定。 (4)波长、频率(或周期)和波速之间的关系：v＝＝λf。 6．波的图像 (1)坐标轴：横坐标表示沿波传播方向上各个质点的平衡位置，纵坐标表示某时刻各个质点偏离平衡位置的位移。 (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。 二、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，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 现象 观察者接收到的频率发生变化 条件 波源和观察者之间有相对运动(距离发生变化) 实质 波源频率不变，观察者接收到的频率发生变化 微点判断　 (1)横波就是在水平方向传播的波。(×) (2)在机械波的传播过程中各质点随波的传播而迁移。(×) (3)通过波的图像可以找出任一质点在某时刻的位移。(√) (4)机械波在传播过程中，各质点的起振方向都相同。(√) (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。(×) (一) 机械波的传播与波的图像的应用(精研点) 考法一　波的传播规律及波速公式的应用 1．机械波的传播特点 (1)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。 (2)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。 (3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质不同，波长和波速可以改变，但频率和周期都不会改变。 (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。 2．对波速公式v＝＝λf的理解 (1)波速v：机械波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定，与波源的周期T无关。 (2)频率f：由波源决定，等于波源的振动频率。各个质点振动的频率等于波源的振动频率。 [例1]　(2021·全国甲卷)均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上，坐标分别为0和xB＝16 cm。某简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v＝20 cm/s，波长大于20 cm，振幅为y＝1 cm，且传播时无衰减。t＝0时刻A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔Δt＝0.6 s，两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t1时刻(t1>0)，质点A位于波峰。求： (1)从t1时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰； (2)t1时刻质点B偏离平衡位置的位移。 [解析]　(1)因波速v＝20 cm/s，波长大于20 cm，所以周期T＞1 s，又由t＝0时刻后每隔0.6 s A、B两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，可知该波周期T＝1.2 s，该波波长λ＝vT＝24 cm，故A、B的平衡位置相距λ，从t1时刻开始，质点B最少要经过T＝0.8 s位于波峰。 (2)在t1时刻(t1＞0)，质点A位于波峰，A、B平衡位置相距λ，可知质点B偏离平衡位置的位移 yB＝ycos＝－0.5 cm。 [答案]　(1)0.8 s　(2)－0.5 cm [针对训练] 1.青岛濒临黄海，是国内著名的滨海旅游城市，长达800多公里的海岸线，拥有众多优良海水浴场。在石老人海水浴场，某同学漂浮在海面上，水波以3 m/s的速率向着海滩传播，该同学记录了第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间为18 s。下列说法正确的是(　 ) A．该同学很快就会漂流到沙滩上 B．该水波的周期为1.8 s C．该水波的波长为6 m D．该水波可以绕过石老人继续传播属于波的干涉现象 解析：选C　该同学只会在平衡位置附近振动，不会随波迁移，A错误；该水