高中物理人教专题42 机械波（解析版）.docx

2023届高中物理一轮复****多维度导学与分层专练
专题42 机械波
导练目标
导练内容
目标1
机械波的传播和波的图像
目标2
波的图像与振动图像
目标3
波的多解问题
目标4
波的干涉
目标5
波的衍射
目标6
多普勒效应
【知识导学与典例导练】
机械波的传播和波的图像
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，由于介质不同，波长和波速可以改变，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。
2．波速公式v＝＝λf的理解
(1)波速v：机械波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定，与波源的周期T无关。
(2)频率f：由波源决定，等于波源的振动频率。各个质点振动的频率等于波源的振动频率。
3．波的图像的特点
(1)时间间隔Δt＝nT(波传播nλ，n＝0,1,2,3，…)时，波形不变。
(2)在波的传播方向上：①当两质点平衡位置间的距离Δx＝nλ (n＝1,2,3，…)时，它们的振动步调总相同，在波形图上的对应位移一定相同；②当两质点平衡位置间的距离Δx＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)时，它们的振动步调总相反，在波形图上的对应位移一定等值反向。
(3)波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向，各质点的起振方向与波源的起振方向相同。
4．根据波的图像、波的传播方向判定质点的振动方向的方法
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x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向
注意：波的图像、波的传播方向与质点振动方向三者之间可以互相判定。
【例1】战绳训练是当下流行的一种健身方式，健身者通过晃动战绳的一端使其上下振动从而让手臂和肩部的肌肉得到良好的锻炼。下图左侧的照片和右侧的简图相对应，不妨假设健身者左右手抓住的绳子是完全相同的，两手的振动能持续保持相同的频率和振幅。下列说法正确的是（　　）
A．健身者左右手开始抖动时的方向是相同的。
B．如果增加左右手上下振动的幅度，可以增大绳波的波长
C．右手绳子上的a、b两点将同时到达波峰
D．当左右两列绳波传到P点时振动将得到加强
【答案】C
【详解】A．由波形图可知，健身者左右手开始抖动时的方向是相反的，选项A错误。
B．如果增加左右手上下振动的幅度，只是增加振幅，但是周期和波速不变，则波长不变，选项B错误；
C．右手绳子上的a、b两点相差一个波长的距离，则将同时到达波峰，选项C正确；
D．左右两手起振方向相反，则当左右两列绳波传到P点时振动将得到减弱，选项D错误。故选C。
【例2】一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T，t=0时的波形如图所示。t=时（　　）
A．质点b振动的速度方向沿y轴负方向，速度最大
B．质点a沿x轴正方向迁移了1m
C．质点c的加速度为零
D．在t=时间内，质点d经过的路程为5cm
【答案】CD
【详解】A．t=时，此列简谐横波的波形如图所示
质点b正在经过最低点位置，振动速度为零，故A错误；
B．波传播过程中，质点只能在平衡位置附近振动，不会随波迁移，故B错误；
C．质点c处在平衡位置，加速度为零，故C正确；
D．在t=时间内，质点d的路程恰好为一个振幅，即等于5 cm，故D正确。故选CD。
波的图像与振动图像
1．振动图像与波的图像的比较
振动图像
波的图像
图像
物理意义
表示某质点各个时刻的位移
表示某时刻各质点的位移
图像信息
(1)质点振动周期
(2)质点振幅
(3)各时刻质点位移
(4)各时刻速度、加速度方向
(1)波长、振幅
(2)任意一质点在该时刻的位移
(3)任意一质点在该时刻加速度方向
(4)传播方向、振动方向的互判
图像变化
随时间推移，图像延续，但已有形状不变
随时间推移，图像沿传播方向平移
形象比喻
记录着一个人一段时间内活动的录像带
记录着许多人某时刻动作、表情的集体照片
2．两种图像问题的易错点
(1)不理解振动图像与波的图像的区别。
(2)误将振动图像看作波的图像或将波的图像看作振动图像。
(3)不知道波传播过程中任意质点的起振方向就是波源的起振方向。
(4)不会区分