公開課（高考機械波復(fù)習(xí)）

第2講機械波【主干回顧】教材梳理固知識根基知識點1機械波、橫波和縱波1機械波的形成和傳播：1機械波的產(chǎn)生條件：①要有做機械振動的物體作為_____;②要有_______________________,如空氣、水、繩子等。波源能夠傳播機械振動的介質(zhì)2機械波的傳播特點：觀察如圖機械橫波的形成過程,可知機械波的傳播有如下特點：①傳播的是_________、能量和_____。②介質(zhì)中各質(zhì)點只在自己的平衡位置附近振動,并不_________。③“前帶后,后跟前,運動狀態(tài)向后傳”。各介質(zhì)質(zhì)點都做_____振動,各質(zhì)點振動的頻率、振幅、起振方向等都與_____相同。振動形式信息隨波遷移受迫波源2機械波的分類：分類質(zhì)點振動方向和波的傳播方向的關(guān)系形狀舉例橫波_____凹凸相間;有_____、_____繩波等縱波_______________疏密相間;有_____、_____彈簧波、聲波等波峰波谷在同一條直線上垂直密部疏部3波速、波長和頻率周期的關(guān)系：1波長λ：在波動中_________總是相同的兩個_____質(zhì)點間的距離。2頻率f：在波動中,介質(zhì)中各質(zhì)點的振動頻率都是相同的,都等于_______________。振動相位相鄰波源的振動頻率3波速v、波長λ和頻率f、周期T的關(guān)系：公式：____。機械波的波速大小由________________決定,與機械波的_____無關(guān)。每經(jīng)過一個周期T，質(zhì)點每振動1T，機械波傳播________的距離。λf=/t介質(zhì)本身的性質(zhì)頻率、振幅一個波長知識點2橫波的圖象1坐標(biāo)軸：橫軸表示各質(zhì)點的_________,縱軸表示該時刻各質(zhì)點的_____。如圖。平衡位置位移2物理意義：表示在波的傳播方向上,某時刻各質(zhì)點離開_________的位移。3圖象的應(yīng)用：平衡位置根據(jù)圖可知橫波圖象有如下應(yīng)用：1直接讀取______和_______,以及該時刻各質(zhì)點的位移。2確定某時刻各質(zhì)點加速度和速度的_____,并能比較大小。3結(jié)合波的傳播方向可確定各質(zhì)點的_________或由各質(zhì)點的振動方向確定波的_________。振幅A波長λ方向振動方向傳播方向判斷波的傳播方向與某個質(zhì)點的振動方向之間關(guān)系的兩種方法。1上下坡法：沿波的傳播方向,上坡時質(zhì)點向下振動,下坡時質(zhì)點向上振動,如圖甲所示。2同側(cè)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(cè),如圖乙所示。例12015·重慶高考如圖為一列沿軸正方向傳播的簡諧機械橫波某時刻的波形圖,質(zhì)點P的振動周期為。求該波的波速并判斷P點此時的振動方向?！窘馕觥坑深}圖可知,該波的波長λ=10m;由于質(zhì)點/s

y軸正方向例2【思維診斷】靜心思考除思維誤區(qū)1在機械波的傳播過程中,各質(zhì)點隨波的傳播而遷移。2相距一個或整數(shù)個波長的兩個質(zhì)點的振動位移在任何時刻都相同,而且振動速度的大小和方向也相同。3波的傳播在時間上有周期性,在空間上也有周期性。4機械波傳遞的是振動形式和能量。5波的圖象描述的是一個質(zhì)點的位移隨時間變化的關(guān)系。提示：1×。在波的傳播過程中,各質(zhì)點在各自的平衡位置振動,但不隨波遷移。2√。相距一個波長或波長整數(shù)倍的兩個質(zhì)點,振動情況完全相同,只是在時間上落后一個周期或周期的整數(shù)倍。3√。波的傳播具有周期性,既有時間上的周期性,也有空間上的周期性。4√。波傳播的只是振動形式和振動能量,質(zhì)點不隨波逐流。5×。波的圖象反映了某一時刻各質(zhì)點離開各自平衡位置的位移情況,而不是某一質(zhì)點的位移隨時間變化的關(guān)系。考點1機械波的傳播與圖象1機械波的傳播特點：1波傳到任意一點,該點的起振方向都和波源的起振方向相同。2介質(zhì)中每個質(zhì)點都做受迫振動,因此,任一質(zhì)點的振動頻率和周期都和波源的振動頻率和周期相同。3波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì),由于介質(zhì)的情況不同,它的波長和波速可以改變,但頻率和周期都不會改變。4振源經(jīng)過一個周期T完成一次全振動,波恰好向前傳播一個波長的距離,所以【小題快練】基礎(chǔ)小題測基本能力例3多選機械波的特點關(guān)于機械波的形成,下列說法中正確的是A物體做機械振動,一定產(chǎn)生機械波B后振動的質(zhì)點總是跟著先振動的質(zhì)點重復(fù)振動,只是時間落后一步C參與振動的質(zhì)點群有相同的頻率D機械波是介質(zhì)隨波遷移,也是振動能量的傳遞【解析】選B、C。機械振動在介質(zhì)中傳播形成機械波,只有機械振動,沒有介質(zhì)不會有機械波,選項A錯誤;機械波實質(zhì)是傳播的振動形式和能量,波源振動帶動其周圍質(zhì)點振動,后振動的質(zhì)點總是落后于前面振動的質(zhì)點,但振動周期和頻率一致,故選項B、C正確;機械波并不是介質(zhì)隨波而遷移,參與波動的各質(zhì)點只在各自平衡位置附近振動,并不隨波遷移,選項D錯誤。例4波速、波長和頻率的關(guān)系下列說法正確的是

A當(dāng)機械波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時,保持不變的物理量是波長

B傳播一列簡諧波的同一種介質(zhì)中各質(zhì)點具有相同的周期和振幅

=λf可知,頻率越高,波速越大

D在波的傳播方向上,相距半波長的整數(shù)倍的兩質(zhì)點的振動完全相同【解析】選B。當(dāng)機械波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時,頻率保持不變,波速發(fā)生變化,因而波長發(fā)生了變化,選項A錯誤;一列簡諧波在同一均勻介質(zhì)中傳播時,各質(zhì)點都在做完全相同的振動,只是振動開始的時刻不同,因此它們有相同的振幅和周期,選項B正確;波速由介質(zhì)決定,不會因頻率的升高而使波速變大,選項C錯誤;當(dāng)兩質(zhì)點相距半個波長的奇數(shù)倍時,振動完全相反,選項D錯誤。例5機械波的圖象位于原點的波源在t=0開始沿y軸做簡諧運動,它激起橫波沿軸傳播,當(dāng)t=時,波的圖象如圖所示,此時波恰好傳到P點,則

CP點將向下運動 DP點將向右運動【解析】選B。根據(jù)波形圖可判斷λ=,即λ=,選項B對。對應(yīng)的傳播時間t==T,周期T=,頻率f==5H,選項A錯。根據(jù)傳播方向和振動方向在波形圖同一側(cè),質(zhì)點P沿y軸正方向振動,選項C、D錯。例6（2016全國卷I34．（15分）（1）（5分）某同學(xué)漂浮在海面上，雖然水面波正平穩(wěn)地以18m/s的速率向著海灘傳播，但他并不向海灘靠近。該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個波峰到第10個波峰通過身下的時間間隔為15s。下列說法正確的是_____。（填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分）A．水面波是一種機械波B．該水面波的頻率為6HC．該水面波的波長為3mD．水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因為波傳播時能量不會傳遞出去E．水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因為波傳播時振動的質(zhì)點并不隨波遷移例6（2016全國卷I34．（15分）（1）（5分）某同學(xué)漂浮在海面上，雖然水面波正平穩(wěn)地以18m/s的速率向著海灘傳播，但他并不向海灘靠近。該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個波峰到第10個波峰通過身下的時間間隔為15s。下列說法正確的是_ACE____。（填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分）A．水面波是一種機械波B．該水面波的頻率為6HC．該水面波的波長為3mD．水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因為波傳播時能量不會傳遞出去E．水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因為波傳播時振動的質(zhì)點并不隨波遷移考點2振動圖象與波動圖象的綜合應(yīng)用振動圖象與波動圖象的比較:

兩種圖像比較內(nèi)容振動圖像波動圖像研究對象一振動質(zhì)點沿波傳播方向上的所有質(zhì)點圖像意義一質(zhì)點位移隨時間變化的規(guī)律某時刻所有質(zhì)點相對平衡位置的位移圖像特點兩種圖像比較內(nèi)容振動圖像波動圖像圖像信息(1)振動周期、振幅(2)各時刻質(zhì)點的位移、速度、加速度(包括大小、方向)

(1)波長、振幅(2)任意一質(zhì)點此刻的位移(3)任意一質(zhì)點在此時刻加速度方向

圖像變化隨時間推移圖像延續(xù),但原有形狀不變

隨時間推移,圖像沿傳播方向平移

一完整曲線對應(yīng)橫坐標(biāo)一個周期一個波長【特別提醒】1振動圖象與波動圖象的最大區(qū)別在于橫坐標(biāo)不同。2振動圖象反映了一個質(zhì)點在不同時刻的振動位移;波動圖象反映了若干質(zhì)點在同一時刻的振動位移?！纠?】2015·天津高考圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖,a、b兩質(zhì)點的橫坐標(biāo)分別為a=2m和b=6m,圖乙為質(zhì)點b從該時刻開始計時的振動圖象。下列說法正確的是A該波沿方向傳播,波速為1m/s的速度沿y方向=2s時速度為零【解題探究】1根據(jù)質(zhì)點b的振動圖象可知,在甲圖中質(zhì)點b離開平衡位置沿y軸正向運動,則波_________。2質(zhì)點a與質(zhì)點b相距半個波長,相距________________________的振動方向總是相反。向左傳播半波長奇數(shù)倍的兩個質(zhì)點【解析】選D。由題圖甲可知,該波的波長為8m,由題圖乙可知,波振動的周期為8s,并且質(zhì)點b在開始計時時刻沿y軸方向運動,則該波沿-方向傳播,且波速故選項A錯誤;質(zhì)點a經(jīng)4s振動半個周期,振動的路程為兩個振幅,即振動的路程為2A=2×05m=1m,故選項B錯誤;該波沿-方向傳播,則開始計時時刻質(zhì)點a的速度沿-y軸方向運動,故選項C錯誤;質(zhì)點a在t=2s時,處于波谷,其速度為零,故選項D正確?！纠?】2014全國卷I3415分15分圖甲為一列簡諧橫波在t=2s時的波形圖,圖乙為媒質(zhì)中平衡位置在=處的質(zhì)點的振動圖像,的質(zhì)點。下列說法正確的是________填正確答案標(biāo)號。選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分;每選錯1個扣3分,最低得分為0分A波速為05m/sB波的傳播方向向右C0～2s時間內(nèi), D0～2s時間內(nèi),P向y軸正方向運動=7s時,P恰好回到平衡位置【例8】34【解析】1選A、C、E。本題考查了機械振動與機械波。v==m/s=05m/s,A正確。==2s時正在向下振動,根據(jù)“上坡下”可判斷機械波向左傳播,B錯誤;0～2s是半個周期,P點由波峰運動到波谷,C正確、D錯誤;7s是此時刻再經(jīng)過5s,即1T,這時P點剛好回到平衡位置,E正確?！纠?】多選2016·蘭州模擬圖甲為一列簡諧橫波在t=0時的波形圖,P是平衡位置在=處的質(zhì)點,Q是平衡位置在=處的質(zhì)點;圖乙為質(zhì)點Q的振動圖象。下列說法正確的是軸正方向傳播=0到t=,波傳播的距離為50cm=時,質(zhì)點【解析】選A、B、D。Q質(zhì)點在t=0時刻向上振動,根據(jù)“上下坡法”,知波沿軸正方向傳播,選項A正確;由波動圖象知,波長λ=4m,由振動圖象知,振動的周期T=,波傳播的周期與質(zhì)點振動的周期相等,則波速選項B正確;波傳播的距離=vt=20×=5m=500cm,選項C錯誤;在t=時,即經(jīng)過半個周期,質(zhì)點P在平衡位置下方,加速度的方向沿y軸正方向,選項D正確;因為質(zhì)點在t=時不在平衡位置或最大位移處,經(jīng)過個周期,振動的路程不等于3A,即30cm,選項E錯誤。例10多選波動與振動的關(guān)系一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖如圖甲所示,圖中P、Q兩質(zhì)點的橫坐標(biāo)分別為==。P點的振動圖象如圖乙所示。在下列四幅圖中,Q點的振動圖象可能是【解析】選B、C。由圖甲知該波的波長λ=4m,而=λ,則兩質(zhì)點的振動時間相差

T,結(jié)合圖乙知A、D兩項均錯誤。因波的傳播方向未知,故無法判定Q點的振動狀態(tài)相比于P點是超前還是滯后,選項B、C正確?！炯庸逃?xùn)練】軸正方向傳播的簡諧機械橫波,波速為4m/s。某時刻波形如圖所示,下列說法正確的是=4m處質(zhì)點沿y軸負方向運動=4m處質(zhì)點的加速度為0【解析】選D。由圖象可知波的振幅為2cm,波長為8m,故A錯誤;根據(jù)可得該波的周期為2s,故B錯誤;根據(jù)波的形狀和波的傳播方向的關(guān)系或“同側(cè)法”可知=4m處的質(zhì)點沿y軸正方向運動,C錯誤;由于=4m處的質(zhì)點的位移為零,說明回復(fù)力為零,即加速度為零,D正確。=0時刻的波形如圖所示,質(zhì)點【解析】選D。圖示時刻,所以選項C錯誤;Q點的振幅為5cm,t=0時刻處于振幅最大處,所以質(zhì)點Q的振動方程為y=5cos5πtcm,選項D正確。32016·廈門模擬沿軸負方向傳播的一列簡諧橫波在t=0時刻的波形如圖所示,M為介質(zhì)中的一個質(zhì)點,該波的傳播速度為10m/s,則t=時,

對平衡位置的位移為負值的加速度方向與速度方向相同的加速度方向為負的速度方向為正【解析】選A。由圖讀出波長為λ=4m,則該波的周期為波沿軸負方向傳播,所以t=0時刻質(zhì)點M向下運動,則在t=時刻,質(zhì)點M正從平衡位置向負的最大值運動,所以質(zhì)點M對平衡位置的位移為負值,選項A正確;速度為負,位移為負,所以加速度的方向為正,與速度的方向相反。故選項B、C、D錯誤。4多選2016·邢臺模擬圖甲為一列簡諧橫波在t=時刻的波形圖,處的質(zhì)點,Q是平衡位置為=4m處的質(zhì)點,圖乙為質(zhì)點Q的振動圖象,則下列說法正確的是A該波的周期是010sB該波的傳播速度是40m/s軸的負方向傳播Dt=時,質(zhì)點Q的速度方向向下==,質(zhì)點【解析】選B、C、D。波的傳播周期等于參與波動的各介質(zhì)質(zhì)點的振動周期,由圖乙知,T=,選項A錯誤;由于選項