1、第38講機械波考綱要求考情分析命題趨勢1.機械波2橫波和縱波3橫波的圖象4波速、波長和頻率(周期)的關(guān)系5波的干涉和衍射現(xiàn)象2016全國卷，34(1)2016全國卷，34(2)2016全國卷，34(1)高考對本部分知識的考查主要以選擇題的形式出現(xiàn)高考試題往往借助振動圖象、波動圖象或兩者相結(jié)合綜合考查簡諧運動的特點及波速、波長和頻率的關(guān)系學(xué)習(xí)中要注意理解兩種圖象、波速、波長和頻率的關(guān)系以及相關(guān)計算，特別注意計算結(jié)果的多解性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、起振方向等都

2、與_波源_相同2機械波的分類橫波和縱波3描述機械波的物理量(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(2)頻率f在波動中，介質(zhì)中各質(zhì)點的振動頻率都是相同的，都等于_波源_的振動頻率(3)波速v、波長和頻率f、周期T的關(guān)系公式：v！#_f_機械波的速度大小由_介質(zhì)_決定，與機械波的頻率無關(guān)4波的圖象(1)坐標(biāo)軸橫軸表示各質(zhì)點的_平衡_位置，縱軸表示該時刻各質(zhì)點的_位移_(2)圖象的意義表示在波的傳播方向上，某時刻各質(zhì)點離開_平衡_位置的位移(3)圖象的應(yīng)用直接讀取_振幅A_和_波長_，以及該時刻各質(zhì)點的位移確定某時刻各質(zhì)點加速度的_方向_，并能比較其大小結(jié)合波的傳播

3、方向可確定各質(zhì)點的振動_方向_或由各質(zhì)點的振動方向確定波的_傳播方向_5波的干涉和衍射現(xiàn)象多普勒效應(yīng)(1)波的干涉和衍射波的干涉波的衍射條件兩列波的頻率必須_相同_，相位差保持不變產(chǎn)生明顯衍射的條件：障礙物或孔的_尺寸_比波長小或相差不多現(xiàn)象形成加強區(qū)和減弱區(qū)相互隔開的穩(wěn)定的_干涉圖樣_波能夠_繞過障礙物_或孔繼續(xù)向前傳播(2)多普勒效應(yīng)條件：聲源和觀察者之間有_相對運動_；現(xiàn)象：觀察者感到_頻率_發(fā)生變化；實質(zhì)：聲源頻率不變，觀察者接收到的_頻率_變化1判斷正誤(1)在機械波傳播過程中，介質(zhì)中的質(zhì)點隨波的傳播而遷移()(2)通過波的圖象可以找出任一質(zhì)點在該時刻的位移()(3)機械波在傳播過程

4、中，各質(zhì)點振動的周期、起振方向都相同()(4)機械波在一個周期內(nèi)傳播的距離就是振幅的4倍()(5)波速表示介質(zhì)中質(zhì)點振動的快慢()(6)兩列波在介質(zhì)中疊加，一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象()(7)一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象()(8)多普勒效應(yīng)說明波源的頻率發(fā)生變化()2(多選)關(guān)于機械波的形成，下列說法中正確的是(BC)A物體做機械振動，一定產(chǎn)生機械波B后振動的質(zhì)點總是跟著先振動的質(zhì)點重復(fù)振動，只是時間落后一步C參與振動的質(zhì)點都有相同的頻率D機械波是介質(zhì)隨波遷移，也是振動能量的傳遞3如圖所示，是一列沿著x軸正方向傳播的橫波在t0時刻的波形圖，已知這列波的周期T2.0 s下列說法正確的是(D)A這列波的波速v2.

5、0 m/sB在t0時，x0.5 m處的質(zhì)點速度為零C經(jīng)過2.0 s，這列波沿x軸正方向傳播0.8 mD在t0.3 s時，x0.5 m處的質(zhì)點的運動方向為y軸正方向一對波動圖象的理解與應(yīng)用1波的圖象描述的是在波的傳播方向上，介質(zhì)中的各個質(zhì)點在某一時刻相對各自平衡位置的位移2在波的傳播方向上，當(dāng)兩質(zhì)點平衡位置間的距離為n (n1,2,3，)時，它們的振動步調(diào)總相同；當(dāng)兩質(zhì)點平衡位置間的距離為(2n1) (n0,1,2,3，)時，它們的振動步調(diào)總相反3波源質(zhì)點的起振方向決定了它后面的質(zhì)點的起振方向，各質(zhì)點的起振方向與波源的起振方向相同波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的互判方法內(nèi)容圖象“上下坡”法沿波的傳播

6、方向，“上坡”時質(zhì)點向下振動，“下坡”時質(zhì)點向上振動“同側(cè)”法波形圖上某點表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖線同側(cè)“微平移”法將波形沿傳播方向進(jìn)行微小的平移，再由對應(yīng)同一x坐標(biāo)的兩波形曲線上的點來判斷振動方向例1(多選)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(DE)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E從此時開始5 s后x4 m處的質(zhì)點沿y軸負(fù)方向運動解析由圖象可知波的振幅為2 cm，選項A錯誤；由T可知T2 s，選項B錯誤；由于波向右傳播，x4 m處的質(zhì)點向上運動，

7、加速度為零，選項C錯誤，D正確；t T時，質(zhì)點振動方向相反，故x4 m處的質(zhì)點沿y軸負(fù)方向運動，選項E正確二振動圖象和波動圖象的綜合應(yīng)用振動圖象與波動圖象的比較振動圖象波動圖象研究對象一振動質(zhì)點沿波傳播方向所有質(zhì)點研究內(nèi)容一質(zhì)點位移隨時間變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律圖象物理意義表示同一質(zhì)點在各時刻的位移表示某時刻各質(zhì)點的位移圖象信息(1)質(zhì)點振動周期(2)質(zhì)點振幅(3)各時刻質(zhì)點位移(4)各時刻速度、加速度方向(1)波長、振幅(2)任意一質(zhì)點此刻的位移(3)任意一質(zhì)點在該時刻加速度方向(4)傳播方向、振動方向的互判形象比喻記錄著一個人一段時間內(nèi)活動的錄像帶記錄著許多人某時刻動作、表情的

8、集體照片圖象變化隨時間推移圖象延續(xù)，但已有形狀不變隨時間推移，波形沿傳播方向平移一完整曲線占橫坐標(biāo)距離表示一個周期表示一個波長巧解波動圖象與振動圖象綜合類問題(1)分清振動圖象與波動圖象只要看清橫坐標(biāo)即可，橫坐標(biāo)為x則為波動圖象，橫坐標(biāo)為t則為振動圖象(2)看清橫、縱坐標(biāo)的單位，注意單位前的數(shù)量級(3)找準(zhǔn)波動圖象對應(yīng)的質(zhì)點(4)找準(zhǔn)振動圖象對應(yīng)的時刻例2(多選)圖甲為一列簡諧橫波在t0.10 s時刻的波形圖，P是平衡位置在x1.0 m處的質(zhì)點，Q是平衡位置在x4.0 m處的質(zhì)點；圖乙為質(zhì)點Q的振動圖象下列說法正確的是(BCE)A在t0.10 s時，質(zhì)點Q向y軸正方向運動B在t0.25 s時，

9、質(zhì)點P的加速度方向與y軸正方向相同C從t0.10 s到t0.25 s，該波沿x軸負(fù)方向傳播了6 mD從t0.10 s到t0.25 s，質(zhì)點P通過的路程為30 cmE質(zhì)點Q簡諧運動的表達(dá)式為y0.10sin 10t (國際單位制)解析由圖甲得8 m，由圖乙得T0.2 s，所以v40 m/s.由圖乙知，在t0.10 s時，質(zhì)點Q通過平衡位置向y軸負(fù)方向運動，選項A錯誤；結(jié)合圖甲，由“同側(cè)法”判得波沿x軸負(fù)方向傳播，畫出t0.25 s時的波形圖，標(biāo)出P、Q點，如圖，此時P點在x軸下方，其加速度向上，選項B正確；t0.25 s0.10 s0.15 s，xvt6.0 m，選項C正確；P點起始位置不在平衡

10、位置或最大位移處，故選項D錯誤；由圖知A0.1 m，10 rad/s，所以Q點簡諧運動表達(dá)式為y0.10 sin 10t(國際單位制)，選項E正確三波的多解問題1造成波動問題多解的主要因素(1)周期性時間周期性：時間間隔t與周期T的關(guān)系不明確；空間周期性：波傳播距離x與波長的關(guān)系不明確(2)雙向性傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定；振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定(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2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

11、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)系為距離，則xnx(n0,1,2，)求解波的多解問題的一般步驟(1)根據(jù)初、末兩時刻的波形圖確定傳播距離與波長的關(guān)系通式(2)根據(jù)題設(shè)條件判斷是唯一解還是多解(3)根據(jù)波速公式v或vf求波速例3(2017湖南長沙長郡中學(xué)月考)一列簡諧橫波圖象如圖所示，t1時刻的波形如圖中實線所示，t2時刻的波形如圖中虛線所示，已知tt2t10.5 s(1)求這列波的可能的波速表達(dá)式；(2)若波向左傳播，且3Tt4T，則波速為多大？(3)若波速v68 m/s，則波向哪個方向傳播？思維導(dǎo)引本題產(chǎn)生多解的原因：一是由于波的傳播方向的雙向性；二是由

12、于波的空間周期性解析(1)未明確波的傳播方向和t與T的關(guān)系，故有兩組系列解當(dāng)波向右傳播時tnT，v右4(4n1)m/s.(n0,1,2，)當(dāng)波向左傳播時tnTT，v左4(4n3) m/s.(n0,1,2，)(2)明確了波的傳播方向，并限定3Ttf1)，振幅A2，P為繩的中點，如圖所示下列說法錯誤的是(BD)A兩列波同時到達(dá)P點B兩列波相遇時P點波峰值可達(dá)到A1A2C兩列波相遇再分開后，各自保持原波形傳播D因頻率不同，這兩列波相遇不能疊加解析因兩波源同時起振，形成的都是繩波，波速相同，因此兩列波同時到達(dá)P點，選項A正確；因f2f1，有20)a點的振動規(guī)律如圖所示已知波速為v10 m/s，在t0.

13、1 s時b的位移為0.05 m，則下列判斷可能正確的是(BC)A波沿x軸正向傳播，xb0.5 mB波沿x軸正向傳播，xb1.5 mC波沿x軸負(fù)向傳播，xb0.5 mD波沿x軸負(fù)向傳播，xb1.5 m解析由振動圖象可知，振動周期T0.2 s，所以vT100.2 m2 m；由題意可知在t0.1 s時，a向上振動，b在最大位移處，這時如果波沿x軸正向傳播，根據(jù)“同側(cè)法”，a、b之間的距離為(n0,1,2,3)，所以xb(2n1.5)m(n0,1,2,3)；這時如果波沿x軸負(fù)向傳播，根據(jù)“同側(cè)法”，a、b之間的距離為(n0,1,2,3)，所以xb(2n0.5) m(n0,1,2,3)選項B、C正確5(

14、2017江蘇啟東模擬)(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(AC)解析由振動圖象可知，在t0時，質(zhì)點a處在波峰位置，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6介質(zhì)中坐標(biāo)原點O處的波源在t0時刻開始振動，產(chǎn)生的簡諧波沿x軸正向傳播，t0時刻傳到L處，

15、波形如圖所示下列能描述x0處質(zhì)點振動的圖象是(C)解析由波動圖象知，L處質(zhì)點的振動方向沿y軸負(fù)方向，故x0處質(zhì)點起振方向沿y軸負(fù)方向，選項A、B錯誤；又由波動圖象知，t0時刻x0處質(zhì)點沿y軸負(fù)方向運動，選項C正確，D錯誤7一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某一時刻的波形圖如圖所示，此時質(zhì)點P、S跟質(zhì)點Q、R的振動位移大小相等、方向相反由圖可知，在此后的任一時刻(D)A質(zhì)點P和S的振動加速度大小和方向總相同B質(zhì)點P和Q的振動位移大小總相同、方向總相反C質(zhì)點P和S的振動速度大小和方向總相同D質(zhì)點P和R的振動加速度大小總相同、方向總相反解析由波動圖象可得，P、R兩點相隔半個波長，所以在振動過程中的位移、

16、加速度總是大小相等、方向相反，故只有選項D正確8如圖甲所示，一列機械橫波沿ab直線向右傳播，已知a、b兩點間的距離為1 m，a、b兩點的振動情況如圖乙所示，下列說法中正確的是 (C)A波速可能是 m/s B波速可能大于1 m/sC波長可能是 m D波長可能大于4 m解析由振動圖象可知，T4 s，由題意結(jié)合a、b兩點的振動情況可得，(n)1 m，解得 m(n0,1,2)，選項C正確，D錯誤；波速可能值v m/s(n0,1,2)，選項A、B錯誤9如圖所示，一束激光頻率為0，傳播方向正對衛(wèi)星飛行方向，已知真空中光速為c，衛(wèi)星速度為u，則衛(wèi)星上觀測到激光的傳播速度為！_c_，衛(wèi)星接收到激光的頻率！_大

17、于_(選填“大于”“等于”或“小于”)0解析由光速不變原理可知，衛(wèi)星上觀測到激光的傳播速度是c.由多普勒效應(yīng)可知，衛(wèi)星與激光靠近時，衛(wèi)星接收到激光的頻率大于010一列簡諧橫波在t0時刻的波形圖如圖所示，波速的大小是1 m/s，此時x1 m處的質(zhì)點振動方向沿y方向，則波的傳播方向為！_x_(選填“x”或“x”)方向；x0處的質(zhì)點在8 s內(nèi)運動的路程是！_0.8_m_解析根據(jù)“上坡下坡”法或“波形微平移”法可得出波沿x軸方向傳播；由圖可知波長2 m，根據(jù)T s2 s，x0處的質(zhì)點在8 s內(nèi)運動的路程為sn4A45 cm80 cm0.8 m11空間中有相距1 m的兩質(zhì)點a、b，當(dāng)a處于波峰時，b質(zhì)點恰處于平衡位置且向上振動，已知振動周期為2 s，求該波的波速解析當(dāng)波向右傳播時，由波的傳播方向和質(zhì)點的振動方向可知，a、b之間平衡位置的距離最少相差，如圖所示，則有x1 mn， m(n0,1,2)，v m/s(n0,1,2)，同理當(dāng)波向左傳播時，xn，v m/s(n0,1,2)答案 m/s或 m/s12如圖所示實線是一列簡諧橫波在t10時刻的波形圖，虛線是這列波在t20.5 s時刻的波形圖，這列波的周期T符合：3Tt2t14T.問：(1)若波速向右，波速多大？(2)若波速向左，波速多大？(3)若波速大小為74