1、第2講機械波微知識1 機械波1機械波的形成和傳播(1)產(chǎn)生條件有波源。有介質(zhì)，如空氣、水、繩子等。(2)傳播特點傳播振動形式、能量和信息。質(zhì)點不隨波遷移。介質(zhì)中各質(zhì)點振動頻率、振幅、起振方向都與波源相同。2機械波的分類3.波長、頻率和波速(1)波長：在波動中，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離，用表示。波長由頻率和波速共同決定。簡諧橫波中，相鄰兩個波峰(或波谷)之間的距離等于波長。簡諧縱波中，相鄰兩個疏部(或密部)中心之間的距離等于波長。(2)頻率：波的頻率由波源決定，等于波源的振動頻率。在任何介質(zhì)中頻率不變。(3)波速：波的傳播速度，波速由介質(zhì)決定，與波源無關(guān)。(4)波速公式：vf或v。

2、微知識2 波的圖象1坐標(biāo)軸x軸：各質(zhì)點平衡位置的連線。y軸：沿質(zhì)點振動方向，表示質(zhì)點的位移。2物理意義：表示介質(zhì)中各質(zhì)點在某一時刻相對各自平衡位置的位移。3圖象形狀：簡諧波的圖象是正弦(或余弦)曲線，如圖所示。微知識3 波的特有現(xiàn)象1波的干涉和衍射2.多普勒效應(yīng)一、思維辨析(判斷正誤，正確的畫“”，錯誤的畫“”。)1機械波中各質(zhì)點只是在各自平衡位置附近振動，并不隨波遷移。()2波的圖象描述了波的傳播方向上各質(zhì)點在任意時刻的位移。()3機械波的波速由介質(zhì)決定。()4兩列波在介質(zhì)中相遇一定能發(fā)生干涉現(xiàn)象。()5一切波都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。()6多普勒現(xiàn)象說明波源的頻率發(fā)生了變化。()二、對點微練1(機

3、械波的形成和傳播)(多選)關(guān)于振動和波的關(guān)系，下列說法正確的是()A振動是波的成因，波是振動的傳播B振動是單個質(zhì)點呈現(xiàn)的運動現(xiàn)象，波是許多質(zhì)點聯(lián)合起來呈現(xiàn)的運動現(xiàn)象C波的傳播速度就是質(zhì)點振動的速度D波源停止振動時，波立即停止傳播解析機械波的產(chǎn)生條件是有波源和介質(zhì)。由于介質(zhì)中的質(zhì)點依次帶動由近及遠(yuǎn)傳播而形成波，所以選項A、B正確；波的傳播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均勻介質(zhì)中其速度大小不變；而質(zhì)點振動的速度和方向都隨時間周期性地發(fā)生變化，選項C錯誤；波源一旦將振動傳給了介質(zhì)，振動就會在介質(zhì)中向遠(yuǎn)處傳播，當(dāng)波源停止振動時，介質(zhì)仍然繼續(xù)傳播波源振動的運動形式，不會隨波源停止振動而停止傳播，選項

4、D錯誤。答案AB2(波的圖象)一列沿x軸正方向傳播的簡諧機械橫波，波速為4 m/s。某時刻波形如圖所示，下列說法正確的是()A這列波的振幅為4 cmB這列波的周期為1 sC此時x4 m處質(zhì)點沿y軸負(fù)方向運動D此時x4 m處質(zhì)點的加速度為零解析由圖可知，振幅為2 cm，A項錯誤；由v可知，T s2 s，B項錯誤；波向右傳播，由波動與振動的關(guān)系可知，x4 m處質(zhì)點向y軸正方向運動，C項錯誤；x4 m處質(zhì)點處于平衡位置，此時加速度為零，故D項正確。答案D3(波的特有現(xiàn)象)(多選)關(guān)于波的干涉、衍射等現(xiàn)象，下列說法正確的是()A有的波只能發(fā)生干涉現(xiàn)象，有的波只能發(fā)生衍射現(xiàn)象B產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的必要條件之一

5、，就是兩列波的頻率相等C能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象的條件是障礙物的尺寸與波長比較相差不多或比波長更小D在干涉圖樣中，振動加強區(qū)域中的質(zhì)點，其位移始終最大，振動減弱區(qū)域的質(zhì)點，其位移始終保持最小E當(dāng)觀測者靠近波源時，接收到的波的頻率會大于波源的振動頻率解析干涉、衍射是波共有的特性，所以A項錯誤；干涉應(yīng)具備兩波頻率相同、相位差恒定的條件，B項正確；當(dāng)滿足d時產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，C項正確；在干涉圖樣中，質(zhì)點的位移隨時間時刻發(fā)生變化，D項錯誤；在多普勒效應(yīng)中，觀測者與波源相對靠近時，接收到的波的頻率大于波源的振動頻率，E項正確。答案BCE見學(xué)生用書P206微考點1波的形成與傳播波的圖象核|心|微|講1波的

6、傳播方向上兩個相鄰的、振動情況相同的質(zhì)點的平衡位置之間的距離為一個波長。2波傳到任意一點，該點的起振方向都和波源的起振方向相同。3介質(zhì)中每個質(zhì)點做的都是受迫振動，所以任一質(zhì)點的振動頻率和周期都和波源相同。因此可以斷定：波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)，由于介質(zhì)的情況不同，它的波長和波速可以改變，但頻率和周期都不會改變。4振源經(jīng)過一個周期T完成一次全振動，波恰好向前傳播一個波長的距離，所以有vf。5質(zhì)點振動nT(波傳播n)時，波形不變。6相隔波長整數(shù)倍的兩質(zhì)點，振動狀態(tài)總相同，相隔半波長奇數(shù)倍的兩質(zhì)點，振動狀態(tài)總相反。典|例|微|探【例1】(多選)在均勻介質(zhì)中坐標(biāo)原點O處有一波源做簡諧運動，其表達(dá)式為

7、y5sint(m)，它在介質(zhì)中形成的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時刻波剛好傳播到x12 m處，波形圖象如圖所示，則()A此后再經(jīng)6 s該波傳播到x24 m處BM點在此后第3 s末的振動方向沿y軸正方向C波源開始振動時的運動方向沿y軸負(fù)方向D此后M點第一次到達(dá)y3 m處所需時間是2 s【解題導(dǎo)思】(1)由波的傳播方向如何判斷某質(zhì)點的振動方向？答：可由帶動法、上、下坡法、同側(cè)法、微平移法等判斷。(2)波的傳播方向的各質(zhì)點起振的方向是由什么來決定的？答：波的傳播方向上各質(zhì)點起振的方向是由波源起振的方向決定的。 解析由題中波的圖象可知，該波的波長8 m，由波源簡諧運動的表達(dá)式y(tǒng)5sint(m)可知，

8、rad/s，周期T4 s，波速v2 m/s。此后再經(jīng)6 s，該波再向前傳播的距離svt26 m12 m，即再經(jīng)6 s，該波傳播到x12 m12 m24 m處，選項A正確；題中波的圖象上此時M點向下振動，在此后的第3 s末(即經(jīng)過)的振動方向沿y軸正方向，選項B正確；由題圖為某時刻波剛好傳播到x12 m時的波的圖象可知，波源開始振動時的方向沿y軸正方向，選項C錯誤；題圖中M點振動方向向下，此后M點第一次到達(dá)y3 m處所需的時間小于半個周期，即小于2 s，選項D錯誤。答案AB【反思總結(jié)】波的傳播方向與質(zhì)點的振動方向的判斷方法題|組|微|練1(多選)如圖所示，a、b、c、d是均勻媒質(zhì)中x軸上的四個質(zhì)

9、點，相鄰兩點的間距依次為2 m、4 m和6 m。一列簡諧橫波以2 m/s的波速沿x軸正向傳播，在t0時刻到達(dá)質(zhì)點a處，質(zhì)點a由平衡位置開始豎直向下運動，t3 s時a第一次到達(dá)最高點。下列說法正確的是()A在t6 s時刻波恰好傳到質(zhì)點d處B在t5 s時刻質(zhì)點c恰好到達(dá)最高點C質(zhì)點b開始振動后，其振動周期為4 sD在4 st6 s的時間間隔內(nèi)質(zhì)點c向上運動E當(dāng)質(zhì)點d向下運動時，質(zhì)點b一定向上運動解析由題意知，3 s內(nèi)a振動了個周期，得T4 s，又v2 m/s，故8 m。t6 s時，svt12 m，波剛好傳到d處，A、C項正確；波傳到c點的時間t3 s，故t4 s時c位于最低點，t5 s時位于平衡位

10、置，t6 s時位于最高點，B項錯誤，D項正確；b與d相隔10 m，即，振動時相位不相反，E項錯誤。答案ACD2t0時刻，波源在坐標(biāo)原點從平衡位置沿y軸正向開始振動，振動周期為0.4 s，在同一均勻介質(zhì)中形成沿x軸正、負(fù)兩方向傳播的簡諧橫波。圖中能夠正確表示t0.6 s時波形的圖是()解析波源形成的波同時向正、負(fù)兩個方向傳播，波形關(guān)于O對稱，所以A、B項錯誤；0.6 s時波源回到平衡位置，向下振動，由波動與振動的關(guān)系可知，C項正確。答案C微考點2波的圖象與振動圖象的綜合應(yīng)用核|心|微|講1兩種圖象的比較2“一分、一看、二找”巧解兩種圖象問題(1)分清振動圖象與波動圖象：此問題最簡單，只要看清橫坐

11、標(biāo)即可，橫坐標(biāo)是x則為波動圖象，橫坐標(biāo)是t則為振動圖象。(2)看清橫、縱坐標(biāo)的單位，尤其要注意單位前的數(shù)量級。(3)找準(zhǔn)波動圖象對應(yīng)的時刻。(4)找準(zhǔn)振動圖象對應(yīng)的質(zhì)點。典|例|微|探【例2】圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，a、b兩質(zhì)點的橫坐標(biāo)分別為xa2 m和xb6 m，圖乙為質(zhì)點b從該時刻開始計時的振動圖象。下列說法正確的是()甲乙A該波沿x方向傳播，波速為1 m/sB質(zhì)點a經(jīng)4 s振動的路程為4 mC此時刻質(zhì)點a的速度沿y方向D質(zhì)點a在t2 s時速度為零【解題導(dǎo)思】(1)如何分析波的傳播速度、質(zhì)點的振動路程？答：由波的圖象讀出波長，由振動圖象讀出周期T，再由v計算出波速。質(zhì)點的振動

12、路程由振幅和振動時間來決定。(2)如何確定波動圖象上各質(zhì)點的振動方向？答：可用帶動法、同側(cè)法、微平移法等判斷。 解析從題圖乙看出，質(zhì)點b從0時刻起由平衡位置向上振動，結(jié)合題圖甲可判斷出波沿x方向傳播，A項錯誤；質(zhì)點a從0時刻由平衡位置向y方向振動，C項錯誤；從圖乙看出，各質(zhì)點的振動周期T8 s，在t2 s時，質(zhì)點a運動到負(fù)方向最大位移處，瞬時速度為零，D項正確；經(jīng)過4 s，質(zhì)點a運動半個周期，路程s2A1 m，B項錯誤。答案D題|組|微|練3一簡諧機械橫波沿x軸正方向傳播，波長為，周期為T。t0時刻的波形如圖甲所示，a、b是波上的兩個質(zhì)點。圖乙是波上某一質(zhì)點的振動圖象。下列說法正確的是()At

13、0時質(zhì)點a的速度比質(zhì)點b的大Bt0時質(zhì)點a的加速度比質(zhì)點b的小C圖乙可以表示質(zhì)點a的振動D圖乙可以表示質(zhì)點b的振動解析由題圖甲得t0時刻，a在波峰，速度為零，b在平衡位置，速度最大，故A項錯誤；由圖甲得t0時刻，質(zhì)點a在波峰，加速度比質(zhì)點b大，故B項錯誤；由圖乙得t0時刻，該質(zhì)點位于平衡位置，且具有向下的最大速度，可表示質(zhì)點b的振動，故C項錯誤，D項正確。答案D4(多選)圖甲為一列簡諧橫波在t2 s時的波形圖，圖乙為媒質(zhì)中平衡位置在x1.5 m處的質(zhì)點的振動圖象，P是平衡位置為x2 m的質(zhì)點，下列說法正確的是()A波速為0.5 m/sB波的傳播方向向右C02 s時間內(nèi)，P運動的路程為8 cmD

14、02 s時間內(nèi)，P向y軸正方向運動E當(dāng)t7 s時，P恰好回到平衡位置解析由振動圖象知，周期T4 s，由波的圖象知，波長2 m，波速v0.5 m/s，A項正確；又由振動圖象知，x1.5 m處的質(zhì)點在t2 s時在平衡位置且向下振動，則波應(yīng)該向左傳播，B項錯誤；則02 s內(nèi)P運動的路程為8 cm，C項正確；由于t2 s時的波形如題圖甲，則02 s內(nèi)P向y軸負(fù)方向運動，D項錯誤；t7 s1T，P質(zhì)點恰好回到平衡位置，E項正確。答案ACE微考點3波的特有現(xiàn)象核|心|微|講波的干涉現(xiàn)象中加強點和減弱點的判斷方法1圖樣法：波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點，一定是加強點，而波峰與波谷的交點一定是減弱點，各加強

15、點或減弱點各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成加強線和減弱線，兩種線互相間隔，這就是干涉圖樣，加強點與減弱點之間各質(zhì)點的振幅介于加強點與減弱點的振幅之間。2公式法：當(dāng)兩個相干波源的振動步調(diào)一致時，到兩個波源的距離之差xn(n0,1,2，)處是加強區(qū)，x(2n1)(n0,1,2，)處是減弱區(qū)。典|例|微|探【例3】(多選)如圖所示，S1、S2是兩個周期為T的相干波源，它們振動同步且振幅相同實線和虛線分別表示波的波峰和波谷，關(guān)于圖中所標(biāo)的a、b、c、d四點，下列說法中正確的有()A圖示時刻質(zhì)點a的位移為零B質(zhì)點b和c振動都最強C質(zhì)點d振動最弱D再過后b點振動減弱【解題導(dǎo)思】(1)在某時刻

16、，疊加區(qū)域中質(zhì)點的位移與兩列波的位移關(guān)系怎樣？答：質(zhì)點的位移等于兩列波分別引起位移的矢量和。(2)兩列相干波相遇時，振動加強點的位移總是最大嗎？答：不是，加強點的質(zhì)點也是振動的。 解析圖示時刻質(zhì)點a處是波峰與波谷相遇，兩列波引起的位移正、負(fù)疊加的結(jié)果是總位移為零，A項正確；該點振動位移總是零，振動最弱，振幅是零。質(zhì)點b是波峰與波峰的相遇，c點是波谷與波谷相遇，振動都增強，振幅最大，振幅是一列波振幅的兩倍，振動最強，B項正確；振動增強點意味著振幅最大，與位移變化無關(guān)，且總是振動增強的，再過后b點振動位移變化，振幅不變，D項不正確；質(zhì)點d處于振動加強線上，因此振動最強，C項不正確。答案AB題|組|

17、微|練5(多選)圖中S為在水面上振動的波源，M、N是水面上的兩塊擋板，其中N板可以上下移動，兩板中間有一狹縫，此時測得A處水面沒有振動，為使A處水面也能發(fā)生振動，可采用的方法是()A使波源的頻率增大B使波源的頻率減小C移動N使狹縫的間距增大D移動N使狹縫的間距減小解析使孔滿足明顯衍射的條件即可，或?qū)⒖鬃冃?，或?qū)⒉ㄩL變大，B、D項正確。答案BD6(多選)如圖甲所示，男同學(xué)站立不動吹口哨，一位女同學(xué)坐在秋千上來回擺動，據(jù)圖乙，下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說法正確的是()A女同學(xué)從A向B運動過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高B女同學(xué)從E向D運動過程中，她感覺哨聲音調(diào)變高C女同學(xué)在點C向右運動時，她感覺哨聲音調(diào)不變

18、D女同學(xué)在點C向左運動時，她感覺哨聲音調(diào)變低解析女同學(xué)蕩秋千的過程中，只要她有向右的速度，她都有靠近聲波的趨勢，根據(jù)多普勒效應(yīng)，她都會感到哨聲音調(diào)變高；反之，女同學(xué)向左運動時，她感到音調(diào)變低，A、D項正確，B、C項錯誤。答案AD見學(xué)生用書P208波的多解問題素能培養(yǎng)一、造成波動問題多解的主要因素1周期性(1)時間周期性：時間間隔t與周期T的關(guān)系不明確。(2)空間周期性：波傳播距離x與波長的關(guān)系不明確。2雙向性(1)傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定。(2)振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定。如：質(zhì)點達(dá)到最大位移處，則有正向和負(fù)向最大位移兩種可能。質(zhì)點由平衡位置開始振動，則起振方向有向上、向下(

19、或向左、向右)兩種可能。只告訴波速不指明波的傳播方向，應(yīng)考慮沿兩個方向傳播的可能，即沿x軸正方向或沿x軸負(fù)方向傳播。只給出兩時刻的波形，則有多次重復(fù)出現(xiàn)的可能。解決此類問題時，往往采用從特殊到一般的思維方法，即找到一個周期內(nèi)滿足條件的特例，在此基礎(chǔ)上，如知時間關(guān)系，則加nT；如知空間關(guān)系，則加n。3波形的隱含性形成多解在波動問題中，往往只給出完整波形的一部分，或給出幾個特殊點，而其余信息均處于隱含狀態(tài)。這樣，波形就有多種情況，形成波動問題的多解性。二、解決波的多解問題的思路一般采用從特殊到一般的思維方法，即找出一個周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系t或x，若此關(guān)系為時間，則tnTt(n0,1,2)；若此關(guān)系

20、為距離，則xnx(n0,1,2)。經(jīng)典考題(多選)簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，P、Q是傳播方向上相距10 m的兩質(zhì)點，波先傳到P，當(dāng)波傳到Q開始計時，P、Q兩質(zhì)點的振動圖象如圖所示。則()A質(zhì)點Q開始振動的方向沿y軸正方向B該波從P傳到Q的時間可能為7 sC該波的傳播速度可能為2 m/sD該波的波長可能為6 m解析由于波先傳到P點，可知波向右傳播，當(dāng)波傳到Q點時開始計時，由振動圖象可知，Q點開始振動的方向沿y軸正方向，A項正確；由振動圖象可知，P點處的波峰傳到Q點需要的時間為(46n)s，n0,1,2，因此B項錯誤；該波傳播的速度v m/s，n0,1,2，可以判斷出C項錯誤；該波的波長vT

21、 m，n0,1,2，當(dāng)n1時，波長為6 m，D項正確。答案AD對法對題1一列簡諧橫波沿直線傳播，某時刻該列波上正好經(jīng)過平衡位置的兩質(zhì)點相距6 m，且這兩質(zhì)點之間的波峰只有一個，則該簡諧波可能的波長為()A4 m、6 m和8 m B6 m、8 m和12 mC4 m、6 m和12 m D4 m、8 m和12 m解析根據(jù)題意，可能的波形有三種，如圖所示。則6 m, 112 m，26 m，36 m, 34 m，因此選項C正確。答案C2(多選)一列簡諧橫波沿直線傳播，該直線上平衡位置相距9 m的a、b兩質(zhì)點的振動圖象如圖所示，下列描述該波的圖象可能正確的是()解析由振動圖象可知，在t0時，質(zhì)點a處在波峰

22、位置，質(zhì)點b處在平衡位置且向下運動，若簡諧橫波沿直線由a向b傳播，有n9 m，解得波長的表達(dá)式： m(n0,1,2,3,4，)，其波長可能值為12 m，5.14 m，選項C正確；若簡諧橫波沿直線由b向a傳播，有n9 m，解得波長的表達(dá)式： m(n0,1,2,3,4，)，其波長可能值為36 m,7.2 m,4 m，選項A正確。答案AC見學(xué)生用書P2091(多選)某同學(xué)漂浮在海面上，雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8 m/s的速率向著海灘傳播，但他并不向海灘靠近。該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個波峰到第10個波峰通過身下的時間間隔為15 s。下列說法正確的是()A水面波是一種機械波B該水面波的頻率為6 HzC該水面波的波長為3 mD水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因為波傳播時能量不會傳遞出去E水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因為波傳播時振動的質(zhì)點并不隨波遷移解析水面波是機械波，選項A正確；根據(jù)第1個波峰到第10個波峰通過身下的時間間隔為15 s可知，該水面波的周期為T s s，頻率為f0.6 Hz，選項B錯誤；該水面波的波長為vT1.8 m3 m，選項C正確；水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因為波傳播時介質(zhì)中的質(zhì)點只在平衡位置附近振動，不隨波遷移，但能量會傳遞出去，選