【文档说明】(新课标版)高考物理一轮复习课件14.2机械波 (含解析).ppt，共(60)页，1.576 MB，由MTyang资料小铺上传

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14．2机械波知识清单考点整合集中记忆一、机械波的形成形成条件(1)有振动的波源．(2)有传播的介质．运动特点(1)每个质点在各自的平衡位置附近做简谐运动，振幅和周期与波源相同，只是开始振动的时间不同．(2)机械波传播振动形式、能量、信息，质点并不随波迁移．机械波的分类(1)横波

：振动方向与传播方向垂直，形成波峰和波谷．(2)纵波：振动方向与传播方向沿同一直线，形成密部和疏部．二、机械波的图像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．物理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．三、描述机械波的物理量波速v：波在介质

中的传播速度．由介质本身的性质决定．频率f：等于波源的振动频率．由波源决定．波长λ：振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离．与波源和介质都有关．波长、波速和频率的关系：v＝λf＝λT.四、机械波的特性波的干涉和衍射波的干涉波的衍射条件两列波的频

率相同，相位差保持不变障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多现象形成稳定的相间隔的振动加强区和减弱区波能够绕过障碍或孔继续向前传播多普勒效应(1)条件：声源和观察者之间有相对运动；(2)现象：①波源和观察者相互靠近，接收到的频率比波源频

率增大．②波源和观察者相互远离，接收到的频率比波源频率减小．(3)实质：声源频率不变，观察者接收到的频率变化．考点讲练考点突破针对训练考点一机械波的形成与传播1．机械波的形成：概括起来是“带动、重复、落后”(1)先振动的质点带动后面的质点振动，每个质点都做受迫振动．(2)后振动的质点重复前面质

点的振动，每个质点的振动频率都和波源相同．(3)后面质点的振动状态落后于先振动的质点，每隔一个波长，振动落后一个周期．2．机械波的传播(1)介质中各质点并不随波迁移，只是传递振动形式，并伴随着能量和信息的传播．(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)振源经

过一个周期T，波恰好向前传播一个波长的距离，则v＝λT＝λf.(4)波从一种介质进入另一种介质，频率不变，波速和波长改变．(2016·课标全国Ⅰ)(多选)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6HzC．该水面波的波长为3mD．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推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移【答案】ACE【解析】水面波是一种典型机械波，A

项正确；从第一个波峰到第十个波峰中经历了九个波形，时间间隔为15秒，所以其振动周期为T＝159s＝53s，频率为0.6Hz，B项错误；其波长λ＝vT＝1.8m/s·53s＝3m，C项正确；波中的质点都上下振动，不随波迁

移，但是能传递能量，D项错误，E项正确．(2018·浙江模拟)(多选)如图是某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4„为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向．质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4„各个质点依次上下振动，把

振动从绳的左端传到右端．t＝0时质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动．下列判断正确的是()A．质点5开始振动时的运动方向向上B．t＝T2时质点6的加速度方向向上C．t＝3T4时质点10的运动方向向下D．t＝T时质点17开

始运动【答案】AD【解析】A项，由于后一个质点重复前一个质点的振动，质点1开始振动时是从平衡位置开始向上振动，故知质点5开始振动时运动方向向上．故A项正确．B项，振动从质点1传播到质点5经过14T，质点1和质点5之间的距离为14λ，质点1到质点6为5

16λ，所以波从质点1传到质点6所需时间为516T，故在t＝T2时质点6已振动了12T－516T＝316T，即质点6在从平衡位置向波峰的运动过程中，知加速度方向向下．故B项错误．C项，质点1和质点10之间的距离为916λ，在t＝34T时刻，质点10已运动了34T－

916T＝316T，开始时质点10向上振动，故在t＝3T4时质点10的运动方向向上．故C项错误．D项，一个周期内振动的距离等于一个波长，则知t＝T时质点17开始振动，故D项正确．(2018·课标全国Ⅱ)声波在空气中的传播速度为340m/s，在钢铁

中的传插速度为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．【解析】设铁桥长L，由v＝

Lt得，声音在各自介质中传播时间之差为：Lv1－Lv2＝1s，即：L340－14900＝1，解得：L＝365m；同一种声音频率相同，则f＝v1λ1＝vλ，所以λ1λ＝v1v＝4900340＝24517.考点二机械波动的图像1．通过波动图像能直接得到的信息(1)直接读取振幅A和波长

λ，以及该时刻各质点的位移．(2)确定该时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小．2．“上下坡”法判断波的传播方向与质点振动方向如图：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．(1)若已知某时刻A点振动方向向上，则波向x轴负方向传播．(2)若已知波向x轴正

方向传播，则该时刻B点向上振动．3．波动图像变化特点(1)经过时间t，波传播距离vt，将原波形平移vt即为新波形．(2)经过时间nT，波传播距离nλ，波形不变．(3)相隔波长整数倍的两质点，振动速度总相同

，相隔半波长奇数倍的两质点，振动速度总相反．(2018·长沙模拟)(多选)一列简谐横波沿x轴传播，波速为5m/s，t＝0时刻的波形如图所示，此时刻质点Q位于波峰，质点P沿y轴负方向运动，经过0.1s质点P第一次到达平衡位置，则下列说法正确的是()A．这列波的周期是1.2sB．

该波沿x轴正方向传播C．点P的横坐标为x＝2.5mD．x＝3.5m处的质点与P点振动的位移始终相反E．Q点的振动方程为y＝6cos5π3t(cm)【答案】ACE【解析】A项，由波形图可知，波长λ＝6m，则周期T＝λv＝65s

＝1.2s，故A项正确；B项，质点P此时刻沿－y轴方向运动，振动比左侧邻近的波峰振动早，所以该波沿x轴负方向传播，故B项错误；C项，波沿x轴负方向传播，0.1s内向左传播的距离为x＝vt＝5×0.1m＝0.5m，由波形平移法知图中x＝3

m处的状态传到P点，所以P点的横坐标为x＝2.5m，故C项正确；D项，x＝3.5m处的质点与P点相差小于半个波长，所以振动的位移不是始终相反，故D项错误；E项，由ω＝2πvλ＝5π3rad/s，题图中Q点的振动

方程y＝Acosωt＝6cos5π3t(cm)，故E项正确．(2018·课标全国Ⅲ)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0和t＝0.20s时的波形分别如图中实线和虚线所示．已知该波的周期T＞0.20s．下列说法正确的是()A．波速为0.40m/

sB．波长为0.08mC．x＝0.08m的质点在t＝0.70s时位于波谷D．x＝0.08m的质点在t＝0.12s时位于波谷E．若此波传入另一介质中其波速变为0.80m/s，则它在该介质中的波长为0.32m【答案】ACE【解析】A、B两项，波沿x轴正方传播，根据波形图可知

，(n＋12)T＝0.2s，该波的周期T＞0.20s，n只能等于0，故T＝0.4s；波长λ＝16cm＝0.16m，故波速v＝λT＝0.160.4m/s＝0.4m/s，故A项正确、B项错误；C项，x＝0.08m的质点在t＝0时位于平衡位置向上振动，经过t＝0.70s时，tT＝0

.70.4＝134，所以0.7s时x＝0.08m处的质点位于波谷，故C项正确；D项，x＝0.08m的质点在t＝0时位于平衡位置向上振动，经过t＝0.12s时，tT＝0.120.4＝310，即t＝310T，即14T

<t<12T，所以0.12s时x＝0.08m处的质点位于平衡位置上边正在向下振动，故D项错误；E项，若此波传入另一介质中，频率不变，则周期不变，其波速变为0.80m/s，则它在该介质中的波长为λ＝vT＝0.8×0.4m＝0.32m，故E项正确．(2018·浙江模拟

)(多选)一列简谐横波在弹性介质中沿x轴传播，波源位于坐标原点O，t＝0时刻波源开始振动，t＝3s时波源停止振动，如图为t＝3.2s时的一部分波形图．其中质点a的平衡位置离原点O的距离为x＝2.5m．以下说法正确的是()A．波

速为5m/sB．波长λ＝2.0mC．波源起振方向沿y轴正方向D．在t＝3.3s，质点a位于波谷【答案】AB【解析】A项，波速v＝ΔxΔt＝1.03.2－3m/s＝5m/s，故A项正确；B项，由题图可知，波长λ＝2.0m，故B项正确；C项，t＝3

.2s时，Δx＝v·Δt＝5×3.2m＝16m，由于λ＝2.0m，故波形前端的运动同x＝2.0m质点的运动，可判断2.0m处的质点向下振动，故波源起振方向沿y轴负方向，故C项错误；D项，波的周期为T＝λv＝25s＝0.4s，

从图示时刻经Δt＝0.1s＝14T，质点a位于平衡位置，即在t＝3.3s，质点a位于平衡位置，故D项错误．考点三波动图像与振动图像综合振动图像和波的图像的比较振动图像波的图像研究对象一个振动质点沿波传播方向上的所有质点图像坐标纵坐标是

质点位移横坐标是时间纵坐标是质点位移横坐标是传播方向上质点的平衡位置图像意义某个质点在各个时刻的位移某一时刻各个质点的位移图像信息周期、振幅、质点各时刻的位移、速度方向、加速度方向波长、振幅、各质点此刻的位移、速度方向、加速度方向、传播方向图像变化图像随时间延续，已有形状不变图像随时间沿

传播方向平移(2018·课标全国Ⅰ)一列简谐横波在t＝13s的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点，图(b)是质点Q的振动图像．求：(ⅰ)波速及波的传播方向；(ⅱ)质点Q的平衡位置的x坐标．【解析】(ⅰ)由图(a)可以看出，该波的波长为λ＝3

6cm，由图(b)可以看出周期T＝2s，故波速为v＝λT＝18cm/s，由(b)可知，当t＝13s时，Q向上振动，结合图(a)可知，该波沿x轴负方向传播；(ⅱ)设质点P、Q的平衡位置的x轴坐标分别为xP、xQ，由图(a)可知，x＝0处y＝－A2＝A

sin(－30°)因此xP＝30°360°λ＝3cm由图(b)可知，在t＝0时Q点处于平衡位置，经过Δt＝13s，其振动状态向x轴负方向传播到P点处，所以xQ－xP＝vΔt＝6cm，解得质点Q的平衡位置的x坐标为xQ＝9cm.(多选)图(a)为一列简谐横波在t＝0.10

s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝1.0m处的质点，Q是平衡位置在x＝4.0m处的质点；图(b)为质点Q的振动图像，下列说法正确的是()A．在t＝0.10s时，质点Q向y轴正方向运动B．在t＝0.25s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同

C．从t＝0.10s到t＝0.25s，该波沿x轴负方向传播了6mD．从t＝0.10s到t＝0.25s，质点P通过的路程为30cmE．质点Q简谐运动的表达式为y＝0.10sin10πt(国际单位制)【答案】BCE【解析】由Q点的振动图像可知，t＝0.10s时质

点Q沿y轴负方向运动，A项错误；由波的图像可知，波向左传播，波的周期T＝0.2s，振幅A＝10cm，t＝0.10s时质点P向上运动，经过0.15s＝34T时，即在t＝0.25s时，质点振动到x轴下方位置，且速度方向向上，加速度方向也沿y轴正方向，B项正确；波动速度v＝λT＝8

0.2m/s＝40m/s，故从t＝0.10s到t＝0.25s，波沿x轴负方向传播的距离为x＝vt＝6m，C项正确；由于P点开始位置不是在波峰或波谷或平衡位置，故从t＝0.10s到t＝0.25s的34周期内，通过的路程不等于3A＝30cm，D项错误；质点Q做简谐振动的振动

方程为y＝Asin2πTt＝0.10sin10πt(国际单位制)，E项正确．方法提炼“一分、一看、二找”解决两图像综合问题(1)分清振动图像与波动图像，注意横坐标是x还是t.(2)看清横、纵坐标的单位，注意单位前的数量级．(3)找准波动图像对应的质点．(4)找准振动图像对应的时刻．

考点四机械波的多解问题解决机械波的多解问题从三方面考虑：1．时间的周期性每经过nT，质点完成n次全振动回到原来的状态，在时间上形成多解，多解通式为t＝nT＋Δt.2．空间的周期性在波形图上，相距nλ的质点振动状态完全一致，在空间上形成多解，多解通式为x＝nλ＋Δx.3．双向性(1)传播方向双向性

：波的传播方向不确定；(2)振动方向双向性：质点振动方向不确定．(2018·北京)(多选)如图所示，一列简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位置相距0.15m．当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移

处，则这列波的波长可能是()A．0.60mB．0.30mC．0.20mD．0.1m【答案】BD【解析】P、Q两质点平衡位置相距0.15m．当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则有：(n＋

12)λ＝0.15解得：λ＝0.15n＋12＝0.32n＋1(n＝0、1、2、3„)当n＝0时，λ＝0.30m，当n＝1时，λ＝0.10m，故B、D两项正确、A、C两项错误．(2016·四川)(多选)简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距10m的两质点，波先传到P，当波传到Q时

开始计时，P、Q两质点的振动图像如图所示．则()A．质点Q开始振动的方向沿y轴正方向B．该波从P传到Q的时间可能为7sC．该波的传播速度可能为2m/sD．该波的波长可能为6m【答案】AD【解析】读图可知，从0时刻开始，质点Q的起

振方向沿y轴正方向，A项正确．由题可知，简谐横波的传播方向从P到Q，由图可知，周期T＝6s，质点Q的振动图像向左平移4s后与P点的振动图像重合，意味着Q比P的振动滞后了4s，即P传到Q的时间Δt可能为4s，同时由周期性可

知，从P传到Q的时间Δt为(4＋nT)s，n＝0，1，2，„，即Δt＝4s，10s，16s，„，所以B项错误．由v＝ΔxΔt，速度v可能为2.5m/s，1m/s，0.625m/s，„，C项错误．同理，考虑周期性，由λ＝vT可得，波长可能为15m，6

m，3.75m，„，D项正确．(2018·唐山模拟)(多选)一列横波在某时刻的波形图如图中实线所示，经2×10－2s后的波形图如图中虚线所示，则该波的波速v和频率f可能是()A．v为5m/sB．v为35m/sC．f为50HzD．f为37.5Hz【答案】ABD【解

析】由波形图可以读出：若波向右传播时波传播的最小距离为0.1m；若波向左传播时，波传播的最小距离为0.3m，λ＝0.4m，考虑到波形图的时间、空间周期性知，这列波向右、向左可能传播的距离分别是：x右＝(nλ＋0.1)m＝(0.

4n＋0.1)m，(n＝0，1，2，„)x左＝(nλ＋0.3)m＝(0.4n＋0.3)m，(n＝0，1，2，„)向右、向左传播对应的周期分别为T右、T左，则：Δt＝2×10－2s＝nT右＋14T右(n＝0，1，2，„)或Δt＝nT左＋34T左(n＝0，

1，2，„)由v＝xt得，v右＝x右Δt＝(20n＋5)m/s，v左＝x左Δt＝(20n＋15)m/s，由f＝1T得，f右＝(50n＋12.5)Hz，f左＝(50n＋37.5)Hz令n取不同的值可得A、B、D三项正确．方法提炼求解波的多解问题的一般步骤1．

根据初末两时刻的波形图确定传播距离与波长的关系通式．2．根据题设条件判断是唯一解还是多解．3．根据波速公式v＝ΔxΔt或v＝λT＝λf求波速．考点五波的干涉、衍射、多普勒效应1．波的干涉中振动加强点和减弱点的判断(1)根据干涉图样判断

：①波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点，一定是加强点，②波峰与波谷的交点一定是减弱点．(2)根据路程差判断：某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的路程差Δr.①当两波源振动步调一致时：若Δr＝nλ(n＝0，1，2，„)，则振动加强；若Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0，1

，2，„)，则振动减弱．②当两波源振动步调相反时若Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0，1，2，„)，则振动加强；若Δr＝nλ(n＝0，1，2，„)，则振动减弱．2．对波的衍射的理解(1)衍射是否明显，要看孔或缝的宽度与波长的比值，比值越小，

衍射现象相对越明显．(2)任何时候都会产生衍射现象，只有明显和不明显的差异．当衍射现象弱时，可认为波沿直线传播．3．多普勒效应的成因与判断(1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数．当波以速度v通过观察者时，时间t内

通过的完全波的个数为N＝vtλ.(2)判断方法：当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率变大，相互远离时，接收到的频率变小．(2018·海南)(多选)警车向路上的车辆发射频率已知的超声波，同时探测反射波的频率．下列说法正确的是()A．车辆

匀速驶向停在路边的警车，警车探测到的反射波频率增高B．车辆匀速驶离停在路边的警车，警车探测到的反射波频率降低C．警车匀速驶向停在路边的汽车，探测到的反射波频率降低D．警车匀速驶离停在路边的汽车，探测到的反射波频率不变【答案】AB【

解析】A、C两项，车辆匀速驶向停在路边的警车，两者间距变小，产生多普勒效应，警车探测到的反射波频率增高，故A项正确，C项错误．B、D两项，车辆匀速驶离停在路边的警车，两者间距变大，产生多普勒效应，警车探测到的反射波频率降低，故B项正确，D项错误．(多选)如图所

示为观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个小孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则对波经过孔后的传播情况，下列描述正确的是()A．此时能明显观察到波的衍射现象B．挡

板前后波纹间距相等C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象【答案】ABC【解析】由题图可以看出，孔AB尺寸与波长相差不大，因只有缝、孔的宽

度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，A、C两项正确；由λ＝vf知，v不变，f增大，λ减小，衍射现象不明显，D项错误；既然衍射是指“波绕过障碍物而传播的现象”，那么经过孔后的波长

自然不变，B项正确．(2017·课标全国Ⅰ)如图(a)，在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0，4)和S2(0，－2)．两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示．两列波的波速均为1.00m/s.两列波从波源传播到点A(8，－2)的路程差为__

______m，两列波引起的点B(4，1)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)，点C(0，0.5)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)．【答案】2减弱加强【解析】由图可知，两列波从波源传播到点A(8，－2)处路程差为Δs1＝62＋82m－8m＝2m；两

列波的波速均为1.00m/s.由图可得T＝2s，所以波长为λ＝vT＝1×2m＝2m，两列波从波源传播到点B(4，1)处的路程差为Δs2＝32＋42m－32＋42m＝0，为波长的整数倍，又因为两波源起振方向相反，所以振动减弱；两列波从波源传播到点C

(0，0.5)处的路程差为Δs3＝3.5m－2.5m＝1m，为半波长，又因为两波源起振方向相反，所以振动加强．