(讲义)第3章 机械波 章末综合提升-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册(鲁科版2019)

主题1　有关机械波的概念和规律辨析 1．机械波形成过程 当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻的质点，使它也上下振动，这个质点又带动更远一些的质点……绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动． 2．机械波的特点 介质中有机械波传播时，介质本身并不随波迁移，机械波传播的只是振动这种运动形式． 3．波的图像：简谐波的图像是正弦曲线，波的图像描述的是某一时刻介质中各个质点偏离平衡位置的位移情况． 4．波的反射和折射 (1)反射现象：波遇到介质界面会返回来继续传播的现象． (2)折射现象：波从一种介质射入另一种介质时，波的传播方向发生改变的现象． 5．波的衍射 只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，波可以绕过障碍物继续传播的现象． 6．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． 7．波的干涉 (1)现象：两列波相遇后，水面上出现了一条条相对平静的区域和激烈振动的区域，这两类区域在水面上的位置是稳定不变的． (2)干涉图样：波的干涉中所形成的稳定图样． (3)干涉条件：两列波的频率相同，振动方向相同，两波源的相位差必须保持不变． 8．多普勒效应：由于波源与观察者之间有相对运动，使观察者感到频率改变的现象． 【典例1】　(多选)下列关于机械波的概念的说法正确的是(　　) A．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向 B．横波和纵波可同时存在于介质中 C．机械波传播的不仅仅是运动形式，还传播能量和信息 D．横波中质点不随波迁移，纵波中质点随波迁移 BC　[机械波包括横波和纵波，横波中质点振动方向与波的传播方向垂直，纵波中质点振动方向和波的传播方向在同一直线上，A错误；振动质点只是在平衡位置附近振动，都不随波迁移，D错误；横波和纵波可以同时在介质中传播，它们传播运动形式的同时还传播能量和信息，B、C正确．] 主题2　波的传播方向与质点振动方向的关系 判断质点振动方向的方法 图像 方法 (1)微平移法：沿波的传播方向将波的图像进行一微小平移，然后由两条波形曲线来判断．例如：波沿x轴正方向传播，t时刻波形曲线如图中实线所示，将其沿v的方向移动一微小距离Δx，获得如图中虚线所示的图线． 可以判定：t时刻质点A振动方向向下，质点B振动方向向上，质点C振动方向向下． (2)“上、下坡”法：沿着波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向上振动．即“上坡下、下坡上”． 例如：图中A点向上振动，B点向下振动，C点向上振动． (3)逆向描迹法：逆着波的传播方向用铅笔描波形曲线，笔头向上动，质点的振动方向向上，笔头向下动，质点的振动方向就向下． (4)同侧法：质点的振动方向与波的传播方向在波的图像的同一侧．如图所示． 【典例2】　一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4 m/s．某时刻波形如图所示，下列说法正确的是(　　) A．这列波的振幅为4 cm B．这列波的周期为1 s C．此时x＝4 m处质点沿y轴负方向运动 D．此时x＝4 m处质点的加速度为0 D　[由题图可得，这列波的振幅为2 cm，A错误；由题图得，波长λ＝8 m，由T＝得T＝2 s，B错误；由波动与振动的关系得，此时x＝4 m处质点沿y轴正方向运动，且此质点正处在平衡位置，故加速度a＝0，C错误，D正确．] 主题3　波的图像与振动图像的综合应用 求解波的图像与振动图像综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法． (1)分清振动图像与波的图像．此问题最简单，只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波的图像，横坐标为t则为振动图像． (2)看清横、纵坐标的单位，尤其要注意单位前的数量级． (3)找准波的图像对应的时刻． (4)找准振动图像对应的质点． 【典例3】　(多选)图甲为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置为x＝1 m处的质点，Q是平衡位置为x＝4 m处的质点，如图乙为质点Q的振动图像，则(　　) 甲　　　　　　　　　　乙 A．t＝0.15 s时，质点Q的加速度达到正向最大 B．t＝0.15 s时，质点P的运动方向沿y轴负方向 C．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，该波沿x轴正方向传播了6 m D．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点P通过的路程为30 cm AB　[由题图乙可知，t＝0.15 s时，质点Q在负向最大位移处，加速度达到正向最大，故A对；t＝0.10 s时，Q点正向y轴的负向运动，则知波沿x轴负方向传播，此时P点沿y轴向正向最大位移处运动．t＝0.15 s时，即经过Δt＝0.05 s＝，P点沿y轴负方向运动，故B对；从0.10 s到0.2