高考物理大一轮复习 第十四章 第2讲 机械波讲义（含解析）教科版-教科版高三全册物理教案.docx

第2讲机械波

一、机械波
1.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)传播振动形式、传播能量、传播信息.
(2)质点不随波迁移.
3.机械波的分类
(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，有波峰和波谷.
(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上，有疏部和密部.
4.机械波的描述
(1)波长(λ)：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离.
①在横波中，两个相邻波峰(或波谷)间的距离等于波长.
②在纵波中，两个相邻密部(或疏部)间的距离等于波长.
(2)频率(f)：波的频率等于波源振动的频率.
(3)波速(v)：波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定.
(4)波长、频率(或周期)和波速的关系：v＝eq\f(λ,T)＝λf.
5.波的图像
(1)坐标轴：横坐标表示沿波传播方向上各个质点的平衡位置，纵坐标表示该时刻各个质点离开平衡位置的位移.
(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.
自测1(多选)关于机械波，下列说法正确的是()
A.在传播过程中，介质中的质点随波的传播而迁移
B.周期或频率，只取决于波源，而与v、λ无直接关系
C.波速v取决于介质的性质，它与T、λ无直接关系
D.一切波都能发生衍射现象
答案BCD
自测2eq\x(教材P28第1题)(多选)简谐横波某时刻的波形如图1所示.P为介质中的一个质点，波沿x轴的正方向传播.以下说法正确的是()

图1
A.质点P此时刻的速度沿x轴的正方向
B.质点P此时刻的加速度沿y轴的正方向
C.再过半个周期时，质点P的位移为负值
D.经过一个周期，质点P通过的路程为4a
答案CD
二、波的干涉和衍射现象多普勒效应
1.波的干涉和衍射
波的干涉波的衍射条件两列波的频率必须相同，相位差保持不变产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多现象形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的干涉图样波能够绕过障碍物或孔继续向前传播
2.多普勒效应
(1)条件：声源和观察者之间有相对运动(距离发生变化)；
(2)现象：观察者感到频率发生变化；
(3)实质：声源频率不变，观察者接收到的频率变化.
自测3eq\x(教材P35第1题)(多选)以下关于波的衍射的说法，正确的是()
A.波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象
B.当障碍物的尺寸比波长大得多时，会发生明显的衍射现象
C.当孔的大小比波长小时，会发生明显的衍射现象
D.通常讲话产生的声波，经过尺寸为1m左右的障碍物时会发生明显的衍射现象
答案CD

命题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＝eq\f(λ,T)＝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x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向
类型1机械波及波速公式的应用

例1(2018·全国卷Ⅱ·34(1))声波在空气中的传播速度为340m/s，在钢铁中的传播速度为4900m/s.一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00s.桥的长度约为________m.若该声波在空气中的波长为λ，则它在钢铁中的波长为λ的________倍.
答案365eq\f(245,17)
解析设声波在钢铁中的传播时间为t，由L＝vt知，340(t＋1.00)＝4900t，解得t＝eq\f(17,228)s，
代入L＝vt中解得桥长L≈365m
声波在传播过程中频率不变，根据v＝λf知，声波在钢铁中的波长λ′＝eq\f(v铁λ,v声)＝eq\f(245,17)λ.
变式1(多选)(2016·全国卷Ⅰ·34(1))某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近.该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s.下列说法正确的是()
A.水面波是一种机械波
B.该水面波的频率为6Hz
C.该水面波的波长为3m
D.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去
E.水面波没有将该同学