2025版新教材高中物理第3章機械波章末小結(jié)新人教版選擇性必修第一冊

章末小結(jié)一、對波的圖像的理解1．圖像的物理意義波的圖像是表示波的傳播方向上的各質(zhì)點在某一時刻相對平衡位置的位移狀況的圖像。2．由圖像獲得的信息應(yīng)用波動圖像解題時，關(guān)鍵要理解波的形成和傳播過程、波的傳播方向的雙向性、波動圖像的重復性。要明確由波的圖像可獲得的以下信息：(1)該時刻各質(zhì)點的位移。(2)質(zhì)點振動的振幅A。(3)波長λ。(4)若知道波速v的方向，可知各質(zhì)點的運動方向。如圖中，設(shè)波速向右，則1、4質(zhì)點沿－y方向運動，2、3質(zhì)點沿＋y方向運動。(5)若知道該時刻某質(zhì)點的運動方向，可推斷波的傳播方向。如圖中，設(shè)質(zhì)點4向上運動，則該波向左傳播。(6)若已知波速v的大小，可求頻率f及周期T:f＝eq\f(1,T)＝eq\f(v,λ)。(7)若已知f或T，可求v的大小：v＝λf＝eq\f(λ,T)。(8)若已知波速v的大小和方向，可畫出后一時刻的波形圖：波在勻整介質(zhì)中做勻速運動，在時間Δt內(nèi)各質(zhì)點的運動形式沿波速方向傳播Δx＝vΔt，即把原波形圖沿波的傳播方向平移Δx，每過一個周期T，波向前傳播一個波長λ的距離，波形復原一次。3．波的圖像與振動圖像相聯(lián)系的問題處理波的圖像和振動圖像問題時可按如下步驟來分析：(1)先看兩軸。由兩軸確定圖像種類。(2)讀取干脆信息。從振動圖像上可干脆讀取周期和振幅；從波的圖像上可干脆讀取波長和振幅。(3)讀取間接信息。利用振動圖像可確定某一質(zhì)點在某一時刻的振動方向；利用波的圖像可進行波傳播方向與某一質(zhì)點振動方向的互判。(4)利用波速關(guān)系式。波長、波速、周期、頻率間確定滿足v＝eq\f(λ,T)＝λf。1．某橫波在介質(zhì)中沿x軸傳播，如圖甲為t＝0.25s時的波形圖，圖乙為質(zhì)點P(x＝1.5m處的質(zhì)點)的振動圖像，下列說法正確的是(C)A．該波向左傳播，速度為2m/sB．質(zhì)點L與質(zhì)點N的運動方向總是相同C．t＝0.75s時，質(zhì)點M處于平衡位置，并正在往正方向運動D．t＝1.25s時，質(zhì)點K向右運動了2m解析：由題圖乙知，t＝0.25s時，質(zhì)點P的位移在增大，結(jié)合圖甲知，該波向右傳播。因波長為4m，周期為2s，則波速為2m/s，A錯誤；質(zhì)點L與質(zhì)點N相距半個波長，運動方向總是相反，B錯誤；t＝0.75s時，質(zhì)點M處于平衡位置，并正在向正方向運動，C正確；質(zhì)點不隨波遷移，D錯誤。二、波動問題的周期性及多解性機械波在傳播過程中在時間和空間上的周期性、傳播方向上的雙向性、質(zhì)點振動方向的不確定性等都是形成波動習題多解的緣由。1．波動圖像的周期性形成多解機械波在一個周期內(nèi)不同時刻圖像的形態(tài)是不同的，但在相隔時間為周期整數(shù)倍的不同時刻圖像的形態(tài)則是相同的，機械波的這種周期性必定導致波的傳播距離、時間和速度等物理量有多值與之對應(yīng)，即這三個物理量可分別表示為：s＝nλ＋Δst＝nT＋Δtv＝eq\f(s,t)＝eq\f(nλ＋Δs,nT＋Δt)，其中n＝0,1,2，…2.波的傳播方向的雙向性形成多解在一維條件下，機械波既可以向x軸正方向傳播，又可以向x軸負方向傳播，這就是波傳播的雙向性。3．波形的隱含性形成多解許多波動習題往往只給出完整波形的一部分，或給出了幾個特殊點，而其余部分處于隱含狀態(tài)。這樣，一道習題就有多個圖形與之對應(yīng)，從而形成多解。2．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＝0.5s時刻的波形。(1)寫出這列波的波速表達式；(2)若波速大小為74m/s，波速方向如何？解析：(1)由圖像可知λ＝8m當波向右傳播時，波傳播的距離s＝nλ＋eq\f(3,8)λ＝(8n＋3)m(n＝0,1,2，…)波速v＝eq\f(s,Δt)＝eq\f(8n＋3,0.5)m/s＝(16n＋6)m/s(n＝0,1,2，…)；當波向左傳播時，波傳播的距離s′＝nλ＋eq\f(5,8)λ＝(8n＋5)m(n＝0,1,2，…)波速v＝eq\f(s′,Δt)＝eq\f(8n＋5,0.5)m/s＝(16n＋10)m/s(n＝0,1,2，…)。(2)若波速大小為74m/s，在Δt＝t2－t1時間內(nèi)波傳播的距離為s″＝v·Δt＝74×0.5m＝37m。因為37m＝4λ＋eq\f(5,8)λ，所以波向左傳播。答案：(1)向右傳播，v＝(16n＋6)m/s(n＝0,1,2，…)向左傳播，v＝(16n＋10)m/s(n＝0,1,2，…)(2)向左傳播三、波的特有現(xiàn)象1．波的衍射當波傳播過程中遇到障礙物時，它將繞過障礙物，傳播到障礙物的后面去。發(fā)生明顯衍射的條件是：障礙物或孔的尺寸跟波長差不多，或者比波長更小。2．波的疊加幾列由不同波源產(chǎn)生的波，當它們在同一介質(zhì)里傳播時，無論它們是否相遇，都將保持其原有的特性，不受其他波的影響，并依據(jù)自己原來的方向向前傳播，因此，在相遇處各質(zhì)點的位移等于各個波單獨存在時在該點所引起的位移的矢量和。這一被試驗和理論所證明的規(guī)律叫波的疊加原理，它是探討波的干涉的基礎(chǔ)。疊加原理適用于一切波。3．波的干涉當兩列波頻率相等，波源振動的相位差保持恒定，那么就會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象——振動加強與減弱的區(qū)域相互間隔，且加強區(qū)域始終加強，減弱區(qū)域始終減弱。3．(多選)如圖所示為兩個完全相同的波源在介質(zhì)中形成的波相疊加而發(fā)生的干涉的示意圖，實線表示波峰，虛線表示波谷，則以下說法正確的是(BC)A．A點為振動加強點，經(jīng)過半個周期，這一點振動減弱B．B點為振動減弱點，經(jīng)過半個周期，這一點振動仍減弱C．C點為振動加強點，經(jīng)過半個周期，這一點振動仍加強D．D點為振動減弱點，經(jīng)過半個周期，這一點振動加強解析：A點是波峰和波峰疊加，為振動加強點，且始終振動加強，故選項A錯誤；B點是波峰和波谷疊加，為振動減弱點，且始終振動減弱，故選項B正確；C點處于振動加強區(qū)，振動始終加強，故選項C正確；D點為波峰與波谷疊加，為振動減弱點，且始終振動減弱，故選項D錯誤。4．多普勒效應(yīng)當波源與視察者之間有相對運動時，視察者會感覺到波的頻率與兩者相對靜止時不同。4．(多選)(2024·浙江省嘉興市高二第一學期期末)關(guān)于下列圖片中的物理現(xiàn)象，描述正確的是(BCD)A．甲圖，水波由深水區(qū)傳播至淺水區(qū)，傳播方向變更，屬于波的反射現(xiàn)象B．乙圖，水波穿過障礙物的小孔后，能傳播至兩側(cè)區(qū)域，屬于波的衍射現(xiàn)象C．丙圖，兩列同頻率的水波在空間疊加，部分區(qū)域振動加強，屬于波的干涉現(xiàn)象D．丁圖，竹竿舉起蜂鳴器快速轉(zhuǎn)動，聽到蜂鳴器頻率發(fā)生變更，屬于波的多普勒效應(yīng)解析：水波從深水區(qū)傳到淺水區(qū)變