2025年高考物理一輪總復習課件 第8章 第21講 機械波

第八章機械振動機械波第21講機械波知識梳理·易錯辨析核心考點·重點突破提能訓練練案[38]知識梳理·易錯辨析一、機械波1．機械波的形成條件(1)有發(fā)生機械振動的波源。(2)有傳播介質，如空氣、水等。2．機械波的分類(1)橫波：質點的振動方向與波的傳播方向相互_______的波，有_______(凸部)和_______(凹部)。(2)縱波：質點的振動方向與波的傳播方向在___________上的波，有_______和_______。垂直波峰波谷同一直線密部疏部二、橫波的圖像1．橫波的圖像(1)坐標軸：橫軸表示各質點的___________，縱軸表示該時刻各質點的_______。(2)意義：表示在波的傳播方向上，某時刻各質點離開___________的位移。(3)圖像平衡位置位移平衡位置(4)應用①直接讀取_________和_________，以及該時刻各質點的______。②確定某時刻各質點加速度_______，并能比較大小。③結合波的傳播方向可確定各質點的___________或由各質點的振動方向確定波的___________。振幅A波長λ位移方向振動方向傳播方向2．波長、波速、頻率及其關系(1)波長λ：在波動中，振動相位總是_______的兩個相鄰質點間的距離。(2)波速v：波在介質中的傳播速度，由_______本身的性質決定。(3)頻率f：由波源決定，等于波源的___________。(4)波長、波速和頻率的關系①v＝_______；②v＝______。相同介質振動頻率λf三、波特有的現(xiàn)象1．波的疊加觀察兩列波的疊加過程可知：幾列波相遇時，每列波都能夠保持各自的狀態(tài)繼續(xù)傳播而不_________，只是在重疊的區(qū)域里，質點同時參與這幾列波引起的振動，質點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的_____________?；ハ喔蓴_位移的矢量和2．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_______明顯條件：障礙物或孔的_______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___________波能夠_____________或孔繼續(xù)向前傳播相同干涉圖樣尺寸繞過障礙物3.多普勒效應(1)定義：由于波源和觀察者之間有___________，使觀察者感受到波的頻率___________的現(xiàn)象。(2)實質：波源頻率_______，觀察者接收到的頻率___________。(3)規(guī)律①波源與觀察者如果相互靠近，觀察者接收到的___________；②波源與觀察者如果相互遠離，觀察者接收到的___________；③波源和觀察者如果相對靜止，觀察者接收到的頻率_______波源的頻率。相對運動發(fā)生變化不變發(fā)生變化頻率增大頻率減小等于1.在水平方向傳播的波為橫波。(

)2．在機械波中各質點不隨波的傳播而遷移。(

)3．通過波的圖像可以找出任一質點在任意時刻的位移。(

)4．機械波在傳播過程中，各質點振動的周期、起振方向都相同。(

)5．機械波在一個周期內傳播的距離就是振幅的4倍。(

)6．波速表示介質中質點振動的快慢。(

)7．兩列波在介質中疊加，一定產生干涉現(xiàn)象。(

)8．一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象。(

)9．多普勒效應說明波源的頻率發(fā)生變化。(

)×√×√×××√×核心考點·重點突破1機械波的傳播與圖像(能力考點·深度研析)1．波在傳播過程中的特點(1)介質中各質點并不隨波遷移，只是傳遞振動形式，并伴隨著能量和信息的傳播。(2)波從一種介質進入另一種介質，頻率不變，波速和波長改變。(4)波源質點的起振方向決定了它后面的質點的起振方向，各質點的起振方向與波源的起振方向相同。(5)后面質點的振動狀態(tài)落后于先振動的質點，每隔一個波長，振動落后一個周期。2．波的圖像特點(1)質點振動nT(波傳播nλ)時，波形不變。3．波的傳播方向與質點的振動方向的判斷方法

內容圖像上下坡法沿波的傳播方向，上坡時質點向下振動，下坡時質點向上振動同側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微平移法將波形圖沿傳播方向進行微小平移，再由x軸上某一位置的兩波形曲線上的點來判定?考向1機械波的形成與傳播規(guī)律(2021·全國甲卷)均勻介質中質點A、B的平衡位置位于x軸上，坐標分別為0和xB＝16cm。某簡諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為v＝20cm/s，波長大于20cm，振幅為y＝1cm，且傳播時無衰減。t＝0時刻A、B偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同，運動方向相反，此后每隔Δt＝0.6s兩者偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t1時刻(t1>0)，質點A位于波峰。求：(1)從t1時刻開始，質點B最少要經(jīng)過多長時間位于波峰；(2)t1時刻質點B偏離平衡位置的位移。[解析]

(1)t1時刻質點A位于波峰，波長λ>20cm，xAB<λ，則t1時刻后質點B第一次到達波峰時，波傳播的距離為xAB＝16cm，解得t＝0.8s。(2)由題意知，該波的傳播周期T＝2Δt＝1.2s，則波長λ＝vT，可得λ＝24cm，質點B位于x＝16cm處，t1時刻的波形圖如圖所示，[答案]

(1)0.8s

(2)－0.5cm?考向2波動圖像(多選)(2023·天津卷)一列機械波的波源是坐標軸原點，從t＝0時波源開始振動，t＝0.5s時波形如圖，則下列說法正確的有()A．在這種介質中波速v＝4m/sB．x＝1m處質點在t＝0.3s時位于波谷C．波源振動方程y＝0.02sin(5πt＋π)mD．x＝－1m處質點半個周期內向左平移半個波長BC【跟蹤訓練】(波的圖像)(多選)B超成像的基本原理是探頭向人體發(fā)射一組超聲波，遇到人體組織會產生不同程度的反射。探頭接收到的超聲波信號形成B超圖像。如圖為血管探頭沿x軸正方向發(fā)送的簡諧超聲波圖像，t＝0時刻波恰好傳到質點M。已知此超聲波的頻率為1×107Hz，下列說法正確的是()ACD(波的傳播)(多選)如圖所示，波源O從平衡位置開始豎直向上振動，產生的簡諧波向左、右兩個方向傳播，波速均為v＝50m/s。經(jīng)過一段時間后，A、B兩點開始振動，已知OA＝1.5m，OB＝3.25m，波的振動頻率為f＝50Hz，則下列說法正確的是()A.波的周期為0.01sB．波的波長為1mC．A、B兩點的起振方向均豎直向上D．當質點B開始振動時，質點A已振動了2個周期BC2波動圖像與振動圖像綜合(能力考點·深度研析)兩種圖像的比較圖像類型振動圖像波的圖像研究對象某一振動質點沿波傳播方向上的所有質點研究內容某一質點的位移隨時間變化規(guī)律某時刻所有質點的空間分布規(guī)律圖像類型振動圖像波的圖像圖像物理意義表示某質點各個時刻的位移表示某時刻各質點的位移圖像類型振動圖像波的圖像圖像信息(1)質點振動周期(2)質點振幅(3)各時刻質點位移(4)各時刻速度、加速度方向(1)波長、振幅(2)任意一質點在該時刻的位移(3)任意一質點在該時刻加速度方向(4)傳播方向、振動方向的互判圖像類型振動圖像波的圖像形象比喻記錄著一個人一段時間內活動的錄像帶記錄著許多人某時刻動作、表情的集體照片圖像變化隨時間推移，圖像延續(xù)，但已有形狀不變隨時間推移，圖像沿傳播方向平移一完整曲線占橫坐標距離表示一個周期表示一個波長(多選)(2023·全國乙卷)一列簡諧橫波沿x軸傳播，圖(a)是t＝0時刻的波形圖；P是介質中位于x＝2m處的質點，其振動圖像如圖(b)所示。下列說法正確的是()A．波速為2m/sB．波向左傳播C．波的振幅是10cmD．x＝3m處的質點在t＝7s時位于平衡位置ABE三步求解波的圖像與振動圖像綜合問題【跟蹤訓練】(多選)(2022·山東卷)一列簡諧橫波沿x軸傳播，平衡位置位于坐標原點O的質點振動圖像如下圖所示。當t＝7s時，簡諧波的波動圖像可能正確的是()AC3波的多解問題(能力考點·深度研析)造成波動問題多解的主要因素1．周期性(1)時間周期性：時間間隔Δt與周期T的關系不明確。(2)空間周期性：波傳播距離Δx與波長λ的關系不明確。2．雙向性(1)傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定。(2)振動方向雙向性：質點振動方向不確定。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。?考向1波傳播的雙向性和時間周期性引起的多解問題[答案]

答案見解析解決波的多解問題的一般思路(1)首先找出造成多解的原因，比如考慮傳播方向的雙向性，可先假設波向右傳播，再假設波向左傳播，分別進行分析。(2)根據(jù)周期性列式，若題目給出的是時間條件，則列出t＝nT＋Δt(n＝0,1,2，…)；若給出的是距離條件，則列出x＝nλ＋Δx(n＝0,1,2，…)進行求解。?考向2

空間周期性引起的多解問題(2023·海南卷)下面左右兩圖分別是一列機械波在傳播方向上相距6m的兩個質點P、Q的振動圖像，下列說法正確的是(

)A．該波的周期是5sB．該波的波速是3m/sC．4s時P質點向上振動D．4s時Q質點向上振動C(基礎考點·自主探究)1．波的干涉中振動加強點和減弱點的判斷(1)根據(jù)干涉圖樣判斷①波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點，一定是加強點；②波峰與波谷的交點一定是減弱點。4波的干涉、衍射、多普勒效應(2)根據(jù)路程差判斷某質點的振動是加強還是減弱，取決于該點到兩相干波源的路程差Δr。①當兩波源振動步調一致時：若Δr＝nλ(n＝0,1,2…)，則振動加強；2．對波的衍射的理解(1)衍射是否明顯，要看孔、縫的寬度或障礙物的尺寸與波長的比值，比值越小，衍射現(xiàn)象相對越明顯。(2)任何時候都會產生衍射現(xiàn)象，只有明顯和不明顯的差異。當衍射現(xiàn)象弱時，可認為波沿直線傳播。3．多普勒效應的成因與判斷(2)判斷方法：當波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率變大，相互遠離時，接收到的頻率變小?！靖櫽柧殹?波的疊加)(2023·湖南卷)如圖(a)，在均勻介質中有A、B、C和D四點，其中A、B、C三點位于同一直線上，AC＝BC＝4m，DC＝3m，DC垂直AB。t＝0時，位于A、B、C處的三個完全相同的橫波波源同時開始振動，振動圖像均如圖(b)所示，振動方向與平面ABD垂直，已知波長為4m。下列說法正確的是(

)CA．這三列波的波速均為2m/sB．t＝2s時，D處的質點開始振動C．t＝4.5s時，D處的質點向y軸負方向運動D．t＝6s時，D處的質點與平衡位置的距離是6cmD處的質點向y軸負方向運動，C正確；t＝6s時，波源C處的橫波傳播到D處后振動時間為t2＝t－tC＝3s，由振動圖像可知此時D處為波源C處傳播橫波的波谷；t＝6s時，波源A、B處的橫波傳播到D處后振動時間為t3＝t－tAB＝1s，由振動圖像可知此時D處為波源A、B處傳播橫波的波峰。根據(jù)波的疊加原理可知此時D處質點的位移為y＝2A－A＝2cm，故t＝6s時，D處的質點與平衡位置的距離是2cm，D錯誤。故選C。(波的干涉)(2023·浙江卷)如圖所示，置于管口T前的聲源發(fā)出一列單一頻率聲波，分成兩列強度不同的聲波分別沿A、B兩管傳播到出口O。先調節(jié)A、B兩管等長，O處探測到聲波強度為400個單位，然后將A管拉長d＝15cm，在O處第一次探測到聲波強度最小，其強度為100個單位。已知聲波強度與聲波振幅平方成正比，不計聲波在管道中傳播的能量損失，則(

)A．聲波的波長λ＝15cmB．聲波的波長λ＝30cmC．兩聲波的振幅之比為3∶1D．兩聲波的振幅之比為2∶1C(波的干涉圖樣)(多選)兩列頻率相同、振幅分別為5cm和7cm的橫波發(fā)生干涉時，某一時刻的圖樣如圖所示，實線表示波峰，虛線表示波谷，下列關于K、M、N三點的說法正確的是()A．質點K為振動減弱的點B．經(jīng)過一段時間，質點M、N的位移大小可能相等C．質點N的振幅為2cmBCD(波的衍射)如圖所示，正中心O點是水面上一波源，實、虛線分別表示該時刻相鄰的波峰、波谷，A是擋板，B是小孔，經(jīng)過一段時間，水面上的波