第7章 第2讲 机械波-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版多选 新教材 新高考）

第2讲　机械波 授课提示：对应学生用书第183页 一、机械波 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)传播振动形式、传递能量、传递信息。 (2)质点不随波迁移。 3．机械波的分类 机械波 二、描述机械波的物理量 1．波长λ：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，用“λ”表示。 2．频率f：在波动中，介质中各质点的振动频率都是相同的，都等于波源的振动频率。 3．波速：波的传播速度，由介质决定，与波源无关。 4．波速公式：v＝λf＝或v＝。 三、机械波的图像 1．图像：在平面直角坐标系中，用横坐标x表示在波的传播方向上介质中各质点的平衡位置，用纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移，得到一系列(x，y)的点，这些点的集合就是这一时刻波的图像，简谐波的图像是正弦(或余弦)曲线。 2．物理意义：某一时刻介质中各质点相对平衡位置的位移。 四、波的衍射 1．定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象。 2．发生明显衍射的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者小于波长时，才会发生明显的衍射现象。 五、波的干涉 1．波的叠加原理：几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。 2．波的干涉 (1)定义：频率相同、相位差恒定，振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的振动总是加强、某些区域的振动总是减弱，这种现象叫波的干涉。 (2)条件：两列波的频率相同。 3．干涉和衍射是波特有的现象，波同时还可以发生反射、折射。 六、多普勒效应 由于波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的频率与波源频率不相等的现象。 授课提示：对应学生用书第184页 考点一　波的形成、传播与波的图像 能力考点 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v＝＝λf。 2．波动图像的信息(如图所示) (1)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 方法解读 图像演示 “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 典例1　(多选)(2023·天津河西高三模拟)一列简谐横波沿x轴负方向传播，波的周期为0.4 s，某时刻的波形如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该波的波速为20 m/s B．该波的波长为10 m C．此时刻，质点P向上运动 D．此时刻，质点Q向上运动 [解析]　根据图像可知，该波的波长为8 m，该波的波速为v＝＝20 m/s，故A正确，B错误；该列简谐横波沿x轴负方向传播，根据平移法可知，质点P向上运动，质点Q向下运动，故C正确，D错误。 [答案]　AC 典例2　(2023·山东济南模拟)如图所示，坐标原点O处有一波源做简谐振动，它在均匀介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播。t＝0时，波源开始振动，t＝3 s时，波刚好传到x＝9 m处，其中P、Q为介质中的质点。下列说法正确的是(　　) A．波源的起振方向沿y轴向上 B．从图示时刻开始，质点P比质点Q先回到平衡位置 C．该机械波的传播速度为2 m/s D．从图示时刻开始，再经过0.25 s质点P到达平衡位置 [解析]　介质中质点的起振方向由波源的起振方向决定，x＝9 m处质点的起振方向沿y轴向下，故波源的起振方向沿y轴向下，A选项错误。图示时刻，质点P沿y轴向上振动，质点Q沿y轴向下振动，故质点P比质点Q先回到平衡位置，选项B正确。根据公式v＝得v＝ m/s＝3 m/s，选项C错误。根据波速和波长可知周期为2 s，质点P沿y轴向上做加速度逐渐减小的加速运动，从图示位置运动到平衡位置的路程为，所用的时间小于，即小于0.25 s，选项D错误。 [答案]　B 1．(根据波的传播图像分析波的特点)(多选)(2020·全国Ⅲ卷改编)如图所示，一列简谐横波平行于x轴传播，图中的实线和虚线分别为t＝0