2016屆高三物理一輪復(fù)習(xí)-機(jī)械波

1、【想一想】　用手握住較長軟繩的一端連續(xù)上下抖動，形成一列簡諧橫波．某一時刻的波形如圖所示．繩上a、b兩質(zhì)點均處于波峰位置．試思考以下幾個問題：(1)a、b兩點之間的距離與波長的關(guān)系是什么？這兩點振動開始時刻相差多長時間？(2)a、b兩點中，哪個點完成全振動次數(shù)多？多幾次？,第2單元　機(jī)械波,基礎(chǔ)探究,機(jī)械波的形成和傳播,,提示：(1)a、b兩點之間的距離為一個波長， a、b兩點振動開始時刻相差一個周期．(2)波動先傳播到a點，

2、b點完成全振動次數(shù)比a點少一次.,【填一填】1．產(chǎn)生條件：(1) ；(2) ．2．特點(1)機(jī)械波傳播的只是振動的和 ，質(zhì)點只在各自的平衡位置附近做受迫運動，并不隨波 ．(2)介質(zhì)中各質(zhì)點的振幅相同，振動周期和頻率都與波源的振動周期和頻率相同．(3)各質(zhì)點開始振動(即起振)的方向均 ．(4)一個周期內(nèi)，質(zhì)點完成一次全振動，通過的路程為，位移為 .3．機(jī)械波的分類(

3、1)橫波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互 的波．(2)縱波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在 的波，有 和 ．,波源,介質(zhì),形式,能量,遷移,相同,4A,0,垂直,同一直線上,密部,疏部,4．波長、波速、頻率及其關(guān)系(1)波長在波動中，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離，通常用λ表示．(2)波速波在介質(zhì)中的傳播速度．由本身的性質(zhì)決定．(3)周期和頻率由決定，各個質(zhì)點的振動周期(或頻率

4、)等于的振動周期或頻率．(4)波長、波速和頻率的關(guān)系①公式關(guān)系：v＝ .②適用條件：對機(jī)械波、電磁波均適用．,介質(zhì),波源,波源,λf,【想一想】　一列簡諧橫波沿x軸正向傳播，傳到M點時波形如圖所示，再經(jīng)0.6 s，N點開始振動，則該波的振幅A和頻率f分別為多少？,波的圖象,,【填一填】1．坐標(biāo)軸：取各質(zhì)點平衡位置的連線作為x軸，表示質(zhì)點分布順序；取過波源質(zhì)點的振動方向作為y軸，表示質(zhì)點的 ．2．意

5、義：在波的傳播方向上，介質(zhì)中質(zhì)點在某一時刻相對各自 的位移．3．形狀： ．,位移,平衡位置,正弦(或余弦)曲線,基礎(chǔ)自測1．關(guān)于振動和波的關(guān)系，下列說法中不正確的是(　　)A．振動是波的成因，波是振動的傳播B．振動是單個質(zhì)點呈現(xiàn)的運動現(xiàn)象，波是許多質(zhì)點聯(lián)合起來呈現(xiàn)的運動現(xiàn)象C．波的傳播速度和質(zhì)點振動的速度無關(guān)D．波源停止振動時，波立即停止傳播,解析：機(jī)械波的產(chǎn)生條件是有波源和介質(zhì)．由于介質(zhì)中的質(zhì)點依次帶動由

6、近及遠(yuǎn)傳播而形成波，所以選項A和B正確．波的傳播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均勻介質(zhì)中其速度大小不變；而質(zhì)點振動的速度和方向都隨時間周期性地發(fā)生變化．選項C正確．波源一旦將振動傳給了介質(zhì)，振動就會在介質(zhì)中向遠(yuǎn)處傳播；當(dāng)波源停止振動時，介質(zhì)仍然繼續(xù)傳播波源振動的運動形式，不會隨波源停止振動而停止傳播，即波不會停止傳播．選項D錯誤．答案：D,2．一列簡諧橫波在t＝0時的波形圖如圖所示．介質(zhì)中x＝2 m處的質(zhì)點P沿y軸方向做簡諧運動的

7、表達(dá)式為y＝10sin(5πt)cm.關(guān)于這列簡諧波，下列說法正確的是(　　)A．周期為4.0 s　　　　　　B．振幅為20 cmC．傳播方向沿x軸方向 D．傳播速度為20 m/s,,答案：C,3．如圖所示，圖甲為一列簡諧橫波在t＝20 s時的波形圖，圖乙是這列波中P點的振動圖象，那么該波的傳播速度和傳播方向是(　　)A．v＝25 cm/s，向左傳播B．v＝50 cm/s，向左傳播C．v＝25 cm

8、/s，向右傳播 D．v＝50 cm/s，向右傳播解析：由P點的振動圖線判斷出在t＝20 s時P點在平衡位置且向上振動，再由波形圖判斷出波是向左傳播的，由題圖判斷出T＝2 s，λ＝100 cm，則v＝λ/T＝50 cm/s.故選項B是正確的．答案：B,,4. 一列簡諧橫波沿直線傳播，該直線上的a、b兩點相距4.42 m，下圖中實、虛兩條曲線分別表示平衡位置在a、b兩點處質(zhì)點的振動曲線．從圖示可知(　　)A．此列波的頻率

9、一定是1 HzB．此列波的波長一定是0.1 mC．此列波的傳播速度可能是34 m/sD．a(chǎn)點一定比b點距波源近,,答案：C,【互動探究】1．如何理解波長？質(zhì)點振動一個周期的路程等于波長嗎？2．波速、波長、頻率的大小關(guān)系是什么？它們各自取決于什么因素？,對波長、波速及頻率概念的理解,【核心突破】1．對波長的理解(1)在波的傳播方向上，兩個相鄰的振動步調(diào)總是相同的質(zhì)點間的距離．(2)質(zhì)點振動一個周期，波傳播的距離．(3)在

10、橫波中兩個相鄰的波峰(或兩個相鄰的波谷)之間的距離；在縱波中兩個相鄰的密部(或兩個相鄰的疏部)之間的距離．,2．對波速的理解(1)波在均勻介質(zhì)中勻速傳播，波速就是指波在介質(zhì)中的傳播速度．(2)波速的大小完全由介質(zhì)決定，與波的頻率無關(guān)．(3)在同種介質(zhì)中，縱波和橫波的傳播速度是不同的．(4)波速與振速的區(qū)別①波速：波源振動幾個周期，波形就向外平移幾個波長．這個比值就表示了波形(或能量)向外平移的速度．在同一種均勻介質(zhì)中波動的傳播

11、是勻速的，與波動頻率無關(guān)．②振速：質(zhì)點的振動速度．波動中各質(zhì)點都在平衡位置附近做周期性振動，是變速運動，質(zhì)點并不沿波的傳播方向隨波遷移．3．對頻率的理解(1)在波的傳播方向上，介質(zhì)各質(zhì)點都做受迫振動，其振動是由振源的振動引起的，故各質(zhì)點的振動頻率都等于振源的振動頻率．(2)當(dāng)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，波的頻率不變．,【典例1】　振源S在O點做豎直方向的簡諧運動，頻率為10 Hz，t＝0時刻向右傳播的簡諧橫波如圖所示(向左傳播

12、的簡諧橫波圖中未畫出)。則以下說法正確的是(　　)A．t＝0時，x＝1 m處的質(zhì)點振動方向向下B．t＝0時，x＝－2 m處的質(zhì)點振動方向向上C．t＝0.175 s時，x＝－1 m處的質(zhì)點處在波谷位置D．t＝0.175 s時，x＝1 m處的質(zhì)點處在波峰位置,,[自主解答]　t＝0時，x＝1 m處的質(zhì)點振動方向向上，選項A錯誤；根據(jù)波動傳播的雙向性和對稱性，畫出向左傳播波的波形圖，t＝0時，x＝－2 m處的質(zhì)點振動方向向下，

13、選項B錯誤；波長為λ＝2 m，周期T＝1/f＝0.1 s，波速v＝λf＝20 m/s.t＝0.175 s時，x＝－1 m處的質(zhì)點處在波谷位置，選項C正確，D錯誤. [答案]　C,1．下列關(guān)于簡諧運動和簡諧波的說法，正確的是(　　)A．介質(zhì)中質(zhì)點振動的周期不一定和相應(yīng)的波的周期相等B．介質(zhì)中質(zhì)點振動的速度一定和相應(yīng)的波的波速相等C．波的傳播方向一定和介質(zhì)中質(zhì)點振動的方向一致D．橫波的波峰與波谷在振動方向上的距離一定是質(zhì)點振幅的兩

14、倍解析：波傳播過程中每個質(zhì)點都在前面質(zhì)點的驅(qū)動力作用下做受迫振動，A錯誤．波速是波在介質(zhì)中傳播的速度，在同種均勻介質(zhì)中波速是個常量；質(zhì)點振動速度隨質(zhì)點振動所處位置不斷變化，B、C錯誤．波峰、波谷分別是平衡位置上方、下方最大位移處，而振幅是振動中偏離平衡位置的最大距離，D正確．答案：D,【互動探究】1．波動圖象和振動圖象的主要區(qū)別是什么？2．怎樣由波的傳播方向判斷波中某質(zhì)點的振動方向？或者由質(zhì)點的振動方向判斷波的傳播方向？,波動圖

15、象和振動圖象的綜合應(yīng)用,【核心突破】1．兩種圖象的比較,2.波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的互判方法已知質(zhì)點振動方向可判斷波的傳播方向，或已知波的傳播方向和某時刻的圖象可判斷介質(zhì)質(zhì)點的振動方向，常用的方法如下：,當(dāng)已知質(zhì)點振動方向判斷波的傳播方向時，仍應(yīng)用上述方法，只不過是上述方向的逆向思維。,【典例2】　(2014年阜陽模擬)一列簡諧橫波，某時刻的圖象如圖甲所示，從該時刻開始計時，質(zhì)點A的振動圖象如圖乙所示，則(　　)A．波沿

16、x軸正方向傳播B．波速是20 m/sC．經(jīng)過Δt＝0.4 s，質(zhì)點A通過的路程是4 mD．質(zhì)點P比質(zhì)點Q先回到平衡位置[思路點撥]　由質(zhì)點A的振動圖象確定該時刻質(zhì)點A的振動方向，從而確實該波的傳播方向，從波動圖象中讀出波長，再從振動圖象中讀出周期，即可算出波速．,,[答案]　C,2．(2012年高考福建卷)一列簡諧橫波沿x軸傳播，t＝0時刻的波形如圖甲所示，此時質(zhì)點P正沿y軸負(fù)方向運動，其振動圖象如圖乙所示，則該波的傳播方向和波

17、速分別是(　　)A．沿x軸負(fù)方向，60 m/sB．沿x軸正方向，60 m/sC．沿x軸負(fù)方向，30 m/s D．沿x軸正方向，30 m/s答案：A,,——巧解波的多解問題[方法概述]　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(guān)系不明確．②空間周期性：波傳播距離Δx與波長λ的關(guān)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(zhì)點振動

18、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．,[問題類型]1．如果題中的已知條件不能確定波的傳播方向或者不能確定質(zhì)點的振動方向，則需要分情況進(jìn)行討論，此時就會出現(xiàn)多解現(xiàn)象．2．在波的傳播方向上，如果兩個質(zhì)點間的距離不確定或相位之間關(guān)系不確定，就會形成多解，若不能聯(lián)想到所有可能的情況，就會出現(xiàn)漏解．3

19、．在波的傳播方向上，相隔一個波長的質(zhì)點振動的步調(diào)是完全相同的；但如果題目中沒有給定波的傳播距離Δx與波長λ之間的大小關(guān)系，就會出現(xiàn)多解現(xiàn)象．4．在波向前傳播的過程中，質(zhì)點在各自平衡位置附近做簡諧運動．由于簡諧運動具有周期性而出現(xiàn)多解．即：若某一時刻t各振動質(zhì)點形成一波形，經(jīng)過時間Δt＝nT(n＝0,1,2…)，各振動質(zhì)點將回到原來狀態(tài)，則t＋Δt＝t＋nT時刻的波形與t時刻的波形重合．,5．波源的振動，要帶動它左、右相鄰各質(zhì)點的振動

20、，波向左、右兩方向傳播，對稱性是指波在介質(zhì)中向左、右同時傳播時，關(guān)于波源對稱的左、右兩質(zhì)點振動情況完全相同．,[解題思路]　解決波動圖象中的多解問題的一般思路：(1)分析出造成多解的原因．①波動圖象的周期性，如由Δx＝nλ＋x，Δt＝nT＋t，求v出現(xiàn)多解．②波傳播的雙向性．(2)由λ＝vT進(jìn)行計算，若有限定條件，再進(jìn)行討論．,【典例】　(2014年合肥模擬)如圖所示實線是一列簡諧橫波在t1＝0時刻的波形，虛線是這列波在t2＝