2025届高三物理一轮复习导学案：28 机械波（第二课时）

导学案 28 编制人：王小慧 审核人： 高三物理备课组 机械波第二课时 【课程标准】1.知道波的反射和折射现象。通过实验，了解波的干涉与衍射现象。 2.通过实验，认识多普勒效应。能解释多普勒效应产生的原因。能列举多普勒效应的应用实例。 【学习目标】 1、通过典例一和典例二，掌握波的多解问题。 2、通过典例三和典例四，典例五和典例六，掌握波的干涉、衍射 多普勒效应。 【知识回顾】 一、波的多解问题 1、造成波的多解的主要因素 （1）周期性 ①时间周期性：相隔周期整数倍时间的两个时刻的波形完全相同，时间间隔Δt 与周期 T 的关系不明确造成多解。 ②空间周期性：沿传播方向上，相隔波长整数倍距离的两质点的振动情况完全相同，质点 间距离Δx与波长λ的关系不明确造成多解。 （2）双向性 ①传播方向双向性：波的传播方向不确定。 ②振动方向双向性：质点振动方向不确定。 二、波的干涉、衍射 多普勒效应 1．波的叠加：在波的叠加中，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．波的干涉现象中加强点、减弱点的判断方法 (1)公式法：某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr. ①当两波源振动步调一致时． 若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动 ； 若Δr＝(2n＋1) λ 2 (n＝0,1,2，…)，则振动 ． ②当两波源振动步调相反时． 若Δr＝(2n＋1) λ 2 (n＝0,1,2，…)，则振动 ； 若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动 ． （2）图像法：在某时刻波的干涉的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点，一定 是 ，而波峰与波谷的交点一定是 点，各加强点或减弱点各自连接形成以两 波源为中心向外辐射的连线，形成加强线和减弱线，两种线互相间隔，加强点与减弱点之间各 质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间。 3.波的衍射的特点及明显衍射的条件 （1）特点： （2）明显衍射的条件 4．多普勒效应的成因分析 (1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数． (2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率 ，当波源与观察者相互远 离时，观察者接收到的频率 ． 题型一：波长确定周期不确定 【典例 1】 图中的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线．经 0.5 s 后，其波形如图 中虚线所示．设该波的周期 T 大于 0.5 s. （1）如果波是向左传播的，波速是多大？波的周期是多大？ （2）如果波是向右传播的，波速是多大？波的周期是多大？ 题型二：周期确定波长不确定 【典例 2】 (2021·濮阳县一中月考)一列简谐横波在一均匀介质中传播的速度 v＝10 m/s， P，Q 是该波传播过程中的两个质点，它们的平衡位置相距 x＝4 m，这列波的波长大于 2 m 而小 于 20 m。如图表示在波的传播过程中 P、Q 两质点的振动图像。求： (1)波的能量在 P和 Q间传播所需要的时间Δt； (2)该波的振动周期 T。 题型三： 机械波的干涉 【典例 3】 如图是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源 S1、S2为圆心的 两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚线）；S1的振幅 A1=4 cm，S2 的振幅 A2=3 cm，则下列说法正确的是（ ） A．质点 D 是振动减弱点 B．质点 A、D 在该时刻的高度差为 7 cm B．再过半个周期，质点 B、C 是振动加强点 D．质点 C 的振幅为 1 cm 【典例 4】 如图所示，两列简谐横波分别沿 x 轴正方向和负方向传播，两波源分别位于 x=-2m 和 x=12m 处，两列波的传播周期均为 1s，两波源的振幅均为 A=4cm。图示为 t=0 时刻两列波的 图像，此时刻平衡位置处于 x=2m 和 x=8m 的两质点 P、Q 刚开始振动，质点 M的平衡位置处于 x=5m 处。下列说法正确的是（ ） A．t=0.75s 时刻，两列波刚好在 M点相遇 B．t=0.75s 时刻，质点 P运动的路程 12cm C．质点 P、Q 的起振方向相反 D．t=1s 时刻，质点 Q加速度最大 导学案 28 编制人：王小慧 审核人： 高三物理备课组 E．t=1s 时刻，质点 M 的位移为-8cm 题型四：机械波的衍射 【典例 5】 如图，P 为桥墩，A为靠近桥墩浮在水面的叶片，波源 S 连续振动，形成水波， 此时叶片 A静止不动。为使水波能带动叶片振动，可用的方法是（ ） A．增大波源振幅 B．降低波源频率 C．减小波源距桥墩的距离 D．增大波源频率 题型五：多普勒效应 【典例 6】 我国研制的“复兴号动车组”首次实现了时速 350km/h 的自动驾驶，此时多普 勒效应会影响无线通信系统稳定，这要求通信基站能分析误差并及时校正。如图一辆行驶的动 车组发出一频率为 0f 、持续时间为 0t 的通讯信号，与动车组行驶方向在同一直线上的通信基站 A、B接收到信号的频率和持续时间分别为 Af 、 At 和 Bf 、 Bt ，下列判断正确的是（ ） A． 0 0,A Af f t t    B． 0 0,A Af f t t    C． 0 0,B Bf f t t    D． 0 0,B Bf f t t    【达标检测】 1. (2021·广东梅州期末)如图所示，实线和虚线分别是沿 x轴传播的一列简谐横波在 t＝0和 t′＝ 0.06 s时刻的波形。已知在 t＝0时刻，x＝0.3 m处的质点向 y轴正方向运动。 (1)判断该波的传播方向； (2)求该波的最小频率； (3)若 3T<0.06 s<4T，求该波的波速。 2.(多选)一列简谐横波沿直线由 P向 Q传播，相距 21 m的 P、Q两处的质点振动图像如图中 P、 Q所示，则( ) A．该波的振幅是 20 cm B．该波的波长可能是 12 m C．该波的波速可能是 10 m/s D．该波由 P传播到 Q最短历时 3 s 3．在单缝衍射实验中，仅减小单缝的宽度，则屏上（ ） A．条纹变宽，光强增强 B．条纹变窄，光强增强 C．条纹变宽，光强减弱 D．条纹变窄，光强减弱 4．如图所示为两列沿绳传播的(虚线表示甲波，实线表示乙波)简谐横波在某时刻的波形图，M 为绳上 x＝0.2 m处的质点，则下列说法中正确的是( ) A．甲波的传播速度小于乙波的传播速度 B．甲波的频率小于乙波的频率 C．质点 M的振动减弱 D．质点 M此时正向 y轴负方向振动 5．(1))如图(a)，在 xy平面内有两个沿 z方向做简谐振动的点波源 S1(0,4)和 S2(0，－2)．两波源 的振动图线分别如图(b)和图(c)所示．两列波的波速均为 1.00 m/s.两列波从波源传播到点 A(8， －2)的路程差为________m，两列波引起的点 B(4,1)处质点的振动相互________(填“加强”或“减 弱”)，点 C(0,0.5)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)． 6．一振动片以频率 f做简谐振动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上 a、b 两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。c是水面上的一点，a、b、c间的距离均 为 l，如图所示。已知波的波长为1 4 l，除 c点外，bc边上还有其他振幅极大的点。则波的传播速 度为__________，bc边上还有_____个振幅极大的点（b、c均不算入）。 7、机械波和电磁波都能产生多普勒效应。下列现象中不．属于利用多普勒效应的是（ ） A．交通警察利用测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波的频率变化判断 车速 B．医生向人体内发射频率已知的超声波，根据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频 率变化，判断血流的速度是否正常 C．发生雷电时，人们利用看见闪电与听见雷声的时间间隔来估算自己与雷电发生处之间的距 离 D．天文学上通过对比某些元素在遥远天体上的发光频率与其静止在地球上的发光频率，判断 天体相对于地球的运动速度