专题10.2　机械波【讲】——2023年高考物理一轮复习讲练测（人教）（解析版）.docx

专题10.2　机械波【讲】
【讲核心素养】
1.物理观念：横波、纵波、干涉、衍射。
（1）通过观察，认识波的特征。能区别横波和纵波。能用图像描述横波。理解波速、波长和频率的关系。。
（2）.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.科学思维：横波的规律及图象。
掌握波速、波长和频率的关系，会分析波的图象。
3.科学态度与责任：多普勒效应。
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。
【讲考点题型】
【知识点一】机械波的形成与传播
1.机械波的传播特点
（1）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。
（2）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。
（3）波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可能改变，但频率和周期都不会改变。
（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，所以v＝＝λf。
2.波的传播方向与质点振动方向的互判方法
内容
图像
“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，再由对应同一横坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向
【例1】（多选）（2022·山东青岛·高三开学考试）一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻波源质点O从平衡位置开始振动，图甲是简谐横波在时的部分波形图，图乙是这列波上处的质点从时刻开始振动的图像，下列说法正确的是（　　）
A．波源的起振方向向上 B．时，处的质点在波谷处
C．波的频率 D．波源的振动方程为
【答案】 BD
【解析】A．质点振动方向与波源振动方向相同，由图乙可知，x=0.7m处质点的起振方向向下，则波源起振方向向下，故A错误；
B．由图甲可知，该波的波长为0.4m，根据图中信息，t=0.6s时，x=0.1m处的质点位于波谷，故B正确；
C．由题意可知该波的波速为
结合上述分析，可得波的周期为
频率为
故C错误；
D．有图可知，波的振幅A=5cm，根据上述分析可得，波源的振动方程为
带入数据可得
故D正确。
故选BD。
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及科学思维。
【变式训练1】（2022·湖南省沅陵县枫香坪九校高三开学考试）坐标原点处的质点从平衡位置开始振动，形成的振动沿x轴正向传播，波传播到处开始计时，处的质点P的振动方程为，时刻，在坐标原点与之间第二次出现如图所示的波形，则下列判断正确的是（　　）
A．波源处的质点起振方向沿y轴正向
B．波的传播速度大小为1m/s
C．
D．时刻，质点P已运动的路程为160cm
【答案】 D
【解析】A．由质点P的振动方程可知：波刚传到质点P时，质点向y轴负向振动，波源处的质点起振方向沿y轴负方向，故A错误；
B．由图可知，波的波长
周期
则波速
故B错误；
C．波从计时开始传播到处的时间
处质点从开始振动到第二次达到正向位移最大处的时间
则
故C错误；
D．时刻，质点P已运动的路程为
故D正确。
故选D。
【方法总结】
（1）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．
（2）介质中每个质点做的都是受迫振动，所以任一质点的振动频率和周期都与波源相同．因此可以断定：波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可能改变，但频率和周期都不会改变．
（3）振源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以有v＝＝λf.
（4）质点振动nT（波传播nλ）时，波形不变．
（5）相隔波长整数倍的两质点，振动状态总相同；相隔半波长奇数倍的两质点，振动状态
【知识点二】波的图像和振动图像的理解和应用
振动图象和波的图象的比较
比较项目
振动图象
波的图象
研究对象
一个质点
波传播方向上的所有质点
研究内容
某质点位移随时间的变化规律
某时刻所有质点在空间分布的规律
图象
正（余）弦曲线
正（余）弦曲线
横坐标
表示时间
表示各质点的平衡位置
物理意义
某质点在各时刻的位移
某时刻各质点的位移
振动方向的判断
（看下一时刻的位移）
（将波沿传播方向平移）
Δt后的图形
随时间推移，图象延续，但已有形状不变
随时间推移，图象沿波的传播方向平移，原有波形做周期性变化
联系
（