人教2023年高考物理一轮复习(全国版) 第15章 第2讲　机械波.docx

第2讲　机械波
目标要求　1.知道机械波的形成及特点.2.掌握波速、波长和频率的关系，会分析波的图象.
3.知道波的干涉、衍射和多普勒效应，掌握干涉、衍射的条件．
考点一　机械波与波的图象
1．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机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移．
②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．
③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和波源的振动频率和周期相同．
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．
2．波的图象
(1)坐标轴：横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移．
(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开平衡位置的位移．
(3)图象(如图)
3．波长、波速、频率及其关系
(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．
(2)波速v：波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定．
(3)频率f：由波源决定，等于波源的振动频率．
(4)波长、波速和频率(周期)的关系：v＝＝λf.
1．在机械波传播过程中，介质中的质点沿着波的传播而移动．(　×　)
2．通过波的图象可以找出任一质点在任意时刻的位移．(　×　)
3．机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同．(　√　)
4．机械波在一个周期内传播的距离是振幅的4倍．(　×　)
5．波速表示介质中质点振动的快慢．(　×　)
1．波的周期性
(1)质点振动nT(n＝1,2,3，…)时，波形不变．
(2)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为nλ(n＝1,2,3，…)时，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)时，它们的振动步调总相反．
2．波的传播方向与质点振动方向的互判
“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质点振动方向
考向1　波的形成及传播
例1　(多选)如图所示，A、B两点为某简谐横波上的质点，已知波的传播方向由A到B，t＝0时刻该波刚好传到A点，且A点的振动方向竖直向上，经时间t0质点B刚好起振．已知波的传播周期为T、传播速度为v，则下列说法正确的是(　　)
A．振源位于A的左侧，且起振方向竖直向上
B．质点B点振动后，其振动周期一定为T
C．质点B每次经过平衡位置的速度一定为v
D．质点B的起振方向与A、B两点之间的距离有关
E．如果t0＝nT(n＝0,1,2…)，则质点B振动后，A、B两点的位移以及速度始终相同
答案　ABE
解析　因为质点A刚起振时的振动方向竖直向上，因此振源的起振方向竖直向上，又由于波的传播方向由A到B，因此振源位于A的左侧，故A正确；B点振动的周期等于振源的振动周期，则一定为T，故B正确；波的传播速度与质点的振动速度是两个不同的概念，则B点经过平衡位置的速度不一定为v，故C错误；A、B之间各点在振源的带动下做受迫振动，则开始振动的方向与波源开始起振的方向相同，与A、B两点之间的距离无关，故D错误；若t0＝nT(n为正整数)，则质点B与振源A平衡位置之间的距离为波长的整数倍，则质点B开始振动后，其位移与A点的位移以及速度始终相同，故E正确．
考向2　波的图象
例2　(多选)一列沿x轴正方向传播的简谐波在t＝0时刻的波形图如图所示．均匀介质中x＝2 m、x ＝6 m处的质点P、Q此后每隔0.1 s偏离平衡位置的位移相同，下列说法正确的是(　　)
A．周期为0.1 s
B．波速为80 m/s
C．t＝0时刻，质点P向下振动
D．0～0.1 s时间内，质点Q的路程为40 cm
E．t＝0.1 s时刻，质点P的速度方向沿y轴正方向
答案　BCE
解析　因为质点P、Q此后每隔0.1 s偏离平衡位置的位移相同，可知＝0.1 s，周期为T＝
0.2 s，选项A错误；波速为v＝＝ m/s＝80m/s，选项B正确；根据“同侧法”可知，t＝0时刻，质点P向下振动，选项C正确；0～0.1 s时间内，质点Q振动半个周期，则通过的路程为2A＝20 cm，选项D错误；t＝0.1 s时刻，质点P振动到与t＝0时刻关于x轴对称的位置，可知P的速度方向沿y轴正方向，选项E正确．
例3　(多选)如图甲所示，通过战斗绳进