第八章 第2讲 机械波-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版 新教材 新高考）

第2讲　机械波 授课提示：对应学生用书第157页 [主干知识·梳理] 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：声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：声源频率不变，观察者接收到的频率变化。 [易错易混·诊断] 判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 如图为两列波的传播过程中相遇叠加及分开后的情景，试判断以下说法的正误。 (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)两列波相遇时，每列波都保持各自的状态继续传播，而互不干扰。(√) (10)在两列波的重叠区域质点同时参与两列波引起的振动。(√) 授课提示：对应学生用书第158页 　　师生互动 1．机械波的传播特点 (1)波传播到任意一点，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与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，所以波速v＝＝λf。 2．波动图像的信息(如图所示) (1)可直接读取振幅A和波长λ，以及该时刻各质点的位移。 (2)确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小。 (3)结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向。 3．波的传播方向与质点振动方向的互判方法 项目 方法解读 图像演示 “上下坡”法 沿波的传播方向，“上坡”处的质点向下振动，“下坡”处的质点向上振动 “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 　波的传播特点与波速公式的应用 [典例1]　(2022·全国甲卷)一平面简谐横波以速度v＝2 m/s沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形图如图所示。介质中平衡位置在坐标原点的质点A在t＝0时刻的位移y＝ cm。该波的波长为________m，频率为______Hz。t＝2 s时刻，质点A________(选填“向上运动”“速度为零”或“向下运动”)。 [解析]　由sin 45°＝，并结合题图有＝1.5 m，可得波长λ＝4 m，频率f＝＝0.5 Hz，周期T＝＝2 s。由于t＝0时刻质点A向下运动，所以t＝2 s时刻质点A向下运动。 [答案]　4　0.5　向下运动 　波的图像的理解及应用 [典例2]　(2023·山东临沂模拟)一列沿x轴负方向传播的横波在t＝0时的波形如图所示，已知t′＝0.5 s时，P点第一次出现波谷。试计算： (1)这列波的传播速度多大？ (2)从t＝0时刻起，经多长时间Q点第一次出现波峰？ (3)当Q点第一次出现波