《2023年高考物理大一轮复习讲义：选修3-4 机械振动.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2023年高考物理大一轮复习讲义：选修3-4 机械振动.doc（74页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、高考导航考点内容要求说明高考命题实况常考题型命题热点201420152016简谐运动简谐运动的表达式和图象T12B(1)：双缝干涉实验T12B(2)：探究单摆的周期与摆长的关系实验T12B(3)：光的折射定律T12B(1)：超声波、多普勒效应T12B(2)：超声波的传播T12B(3)：光的折射定律T12B(1)：狭义相对论的基本假设及长度的相对性T12B(2)：干涉条件、光的叠加T12B(3)：双缝干涉相邻条纹间距公式的应用选择题填空题计算题简谐运动的规律单摆的规律波长、波速、频率的关系横波的图象机械波和机械振动的综合应用电磁波的特点电磁波与机械波的对比折射率的计算光的折射定律及全反射光的干涉
2、、衍射、偏振、多普勒效应受迫振动和共振机械波横波和纵波横波的图象波长、波速和频率(周期)的关系仅限于单一方向传播波的干涉和衍射多普勒效应电磁波谱电磁波及其应用光的折射定律折射率光的全反射光导纤维光的干涉、衍射和偏振激光的特性及应用狭义相对论的基本假设狭义相对论时空观与经典时空观的区别同时的相对性长度的相对性质能关系计算不作要求实验十一：探究单摆的周期与摆长的关系实验十二：测定玻璃的折射率基础课1机械振动知识点一、简谐运动单摆、单摆的周期公式1简谐运动(1)定义：物体在跟位移大小成正比并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动。(2)平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置。(3)回复力定义：使
3、物体返回到平衡位置的力。方向：总是指向平衡位置。来源：属于效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力。(4)简谐运动的特征动力学特征：F回kx。运动学特征：x、v、a均按正弦或余弦规律发生周期性变化(注意v、a的变化趋势相反)。能量特征：系统的机械能守恒，振幅A不变。2.简谐运动的两种模型模型弹簧振子单摆示意图简谐运动条件(1)弹簧质量可忽略(2)无摩擦等阻力(3)在弹簧弹性限度内(1)摆线为不可伸缩的轻细线(2)无空气等阻力(3)最大摆角小于10回复力弹簧的弹力提供摆球重力沿与摆线垂直(即切向)方向的分力平衡位置弹簧处于原长处最低点周期与振幅无关T2 能量转化弹性势能与动能的
4、相互转化，机械能守恒重力势能与动能的相互转化，机械能守恒知识点二、简谐运动的公式和图象1简谐运动的表达式(1)动力学表达式：Fkx，其中“”表示回复力与位移的方向相反。(2)运动学表达式：xAsin(t)，其中A代表振幅，2f表示简谐运动的快慢。2简谐运动的图象(1)从平衡位置开始计时，函数表达式为xAsin t，图象如图1甲所示。图1(2)从最大位移处开始计时，函数表达式为xAcos t，图象如图1乙所示。知识点三、受迫振动和共振1受迫振动系统在驱动力作用下的振动。做受迫振动的物体，它做受迫振动的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率)无关。2共振做受迫振动的物
5、体，它的固有频率与驱动力的频率越接近，其振幅就越大，当二者相等时，振幅达到最大，这就是共振现象。共振曲线如图2所示。图2思考判断(1)简谐运动平衡位置就是质点所受合力为零的位置。()(2)做简谐运动的质点先后通过同一点，回复力、速度、加速度、位移都是相同的。()(3)做简谐运动的质点，速度增大时，加速度可能增大。()(4)简谐运动的周期与振幅成正比。()(5)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动。()(6)物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)简谐运动1简谐运动中路程(s)与振幅(A)的关系 (1)质点在一个周期内通过的路程是振幅的4倍。 (2)
6、质点在半个周期内通过的路程是振幅的2倍。 (3)质点在四分之一周期内通过的路程有三种情况： 计时起点对应质点在三个特殊位置(两个最大位移处和一个平衡位置)时，sA；计时起点对应质点在最大位移和平衡位置之间且向平衡位置运动时，sA；计时起点对应质点在最大位移和平衡位置之间且向最大位移处运动时，s”“”“”或“”)。图3解析当物块向右通过平衡位置时，脱离前：振子的动能Ek1(mamb)v脱离后振子的动能Ek2mav由机械能守恒可知，平衡位置处的动能等于最大位移处的弹性势能，因此脱离后振子振幅变小；由弹簧振子的质量减小，根据a可知，在同一个位置物块a的加速度变大，即速度变化更快，故脱离后周期变小。答
7、案3简谐运动的对称性如图4所示，一个质点在平衡位置O点附近做简谐运动，若从O开始计时，经过3 s质点第一次过M点；再继续运动，又经过2 s它第二次经过M点；则该质点第三次经过M点所需要的时间是_或_。图4解析设图中a、b两点为质点运动过程中的最大位移处，若开始计时时刻质点从O点向右运动，OM运动过程历时3 s，MbM过程历时2 s，由运动时间的对称性知：4 s，T16 s质点第三次经过M点所需时间：tT2 s16 s2 s14 s；若开始计时时刻质点从O点向左运动，OaOM，运动过程历时3 s，MbM过程历时2 s，有：4 s，T s，质点第三次经过M点所需时间：tT2 s s2 s s。答案
8、14 s或 s简谐运动的图象1简谐运动的数学表达式xAsin(t)2根据简谐运动图象可获取的信息(1)振幅A、周期T(或频率f)和初相位(如图5所示)。图5(2)某时刻振动质点离开平衡位置的位移。(3)某时刻质点速度的大小和方向：曲线上各点切线的斜率的大小和正负分别表示各时刻质点的速度的大小和速度的方向，速度的方向也可根据下一时刻物体的位移的变化来确定。(4)某时刻质点的回复力、加速度的方向：回复力总是指向平衡位置，回复力和加速度的方向相同，在图象上总是指向t轴。(5)某段时间内质点的位移、回复力、加速度、速度、动能和势能的变化情况。1应用图象分析运动过程(2017南京统测)如图6甲所示，水平
9、的光滑杆上有一弹簧振子，振子以O点为平衡位置，在a、b两点之间做简谐运动，其振动图象如图乙所示。由振动图象可以得知_。图6A振子的振动周期等于2t1B在t0时刻，振子的位置在a点C在tt1时刻，振子的速度为零D在tt1时刻，振子的速度最大解析弹簧振子先后经历最短时间到达同一位置时，若速度相同，则这段时间间隔就等于弹簧振子的振动周期，从振动图象可以看出振子的振动周期为2t1，选项A正确；在t0时刻，振子的位移为零，所以振子应该在平衡位置O，选项B错误；在tt1时刻，振子在平衡位置O，该时刻振子速度最大，选项C错误，D正确。答案AD2应用图象求解有关物理量一质点做简谐运动的图象如图7所示，下列说法
10、正确的是_。图7A在10 s内质点经过的路程是20 cmB第4 s末质点的速度是零C在t1 s和t3 s两时刻，质点位移大小相等、方向相同D在t2 s和t6 s两时刻，质点速度相同解析读图可知，该简谐运动的周期为4 s，频率为0.25 Hz，在10 s内质点经过的路程是2.54A20 cm。第4 s末的速度最大。在t1 s和t3 s两时刻，质点位移大小相等、方向相反。在t2 s和t6 s两时刻之间相差一个周期，故速度相同，选项A、D正确。答案AD反思总结求解简谐运动问题时，要紧紧抓住一个模型水平方向振动的弹簧振子，熟练掌握振子的振动过程以及振子振动过程中各物理量的变化规律，看到振动图象，头脑中
11、立即呈现出一幅弹簧振子振动的图景，再把问题一一对应、分析求解。单摆周期公式的应用1对单摆的理解(1)回复力：摆球重力沿切线方向的分力，F回mgsin xkx，负号表示回复力F回与位移x的方向相反。(2)向心力：细线的拉力和重力沿细线方向的分力的合力充当向心力，F向FTmgcos 。两点说明：当摆球在最高点时，F向0，FTmgcos 。当摆球在最低点时，F向，F向最大，FTmgm。2周期公式T2的两点说明(1)l为等效摆长，表示从悬点到摆球重心的距离；(2)g为当地重力加速度。 1单摆周期公式的应用如图8所示，一单摆悬于O点，摆长为L，若在O点正下方的O点钉一个光滑钉子，使OO，将单摆拉至A处由
12、静止释放，小球将在A、B、C间来回振动，若振动中摆线与竖直方向夹角小于5，则此摆的周期是_。图8解析由AB的运动时间t1，由BC的运动时间t2，由对称性知此摆的周期T2(t1t2)()。答案()2单摆模型的应用如图9所示为半径很大的光滑圆弧轨道上的一小段，小球B静止在圆弧轨道的最低点O处，另有一小球A自圆弧轨道上C处由静止滚下，经时间t与B发生正碰。碰后两球分别在这段圆弧轨道上运动而未离开轨道。当两球第二次相碰时_。图9A相间隔的时间为4tB相间隔的时间为2tC将仍在O处相碰D可能在O点以外的其他地方相碰解析小球的运动可视为简谐运动。由单摆振动周期公式T2(此处l即为圆弧轨道半径)知，两球周期
13、相同，碰撞后应同时回到平衡位置，即只能在平衡位置处相碰。又由振动的周期性知，两次相碰的间隔时间为2t，综上讨论可知，选项B、C正确。答案BC实验十一：探究单摆的周期与摆长的关系1实验原理与操作2数据处理与分析(1)数据处理公式法：g，算出重力加速度g的值，再算出g的平均值。图象法：作出lT2图象求g值。(2)误差分析产生原因减小方法偶然误差测量时间(单摆周期)及摆长时产生误差多次测量再求平均值计时从单摆经过平衡位置时开始系统误差主要来源地单摆模型本身摆球要选体积小，密度大的最大摆角要小于101实验原理和误差分析2015天津理综，9(2)某同学利用单摆测量重力加速度。(1)为了使测量误差尽量小，
14、下列说法正确的是_。A组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球B组装单摆须选用轻且不易伸长的细线C实验时须使摆球在同一竖直面内摆动D摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大 (2)如图10所示，在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1 m的单摆。实验时，由于仅有量程为20 cm、精度为1 mm的钢板刻度尺，于是他先使摆球自然下垂，在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期T1；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期T2；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离L。用上述测量结果，写出重力加速度的表达
15、式g_。图10解析(1)在利用单摆测重力加速度实验中，为了使测量误差尽量小，须选用密度大、半径小的摆球和不易伸长的细线，摆球须在同一竖直面内摆动，摆长一定时，振幅尽量小些，以使其满足简谐运动条件，故选B、C。(2)设第一次摆长为L，第二次摆长为LL，则T12，T22，联立解得g。答案(1)BC(2)2数据处理某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下的操作：(1)用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径如图11甲所示，可读出摆球的直径为_cm。把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算得到摆长L。图11(2)用秒表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n
16、1，单摆每经过最低点记一次数，当数到n60时秒表的示数如图11乙所示，该单摆的周期是T_s(结果保留三位有效数字)。(3)测量出多组周期T、摆长L的数值后，画出T2L图线如图11丙，此图线斜率的物理意义是()Ag B.C. D.(4)在(3)中，描点时若误将摆线长当作摆长，那么画出的直线将不通过原点，由图线斜率得到的重力加速度与原来相比，其大小()A偏大 B偏小 C不变 D都有可能解析(1)摆球的直径为d20 mm6mm20.6 mm2.06 cm。(2)秒表的读数为t60 s7.4 s67.4 s，根据题意tTT，所以周期T2.28 s。(3)根据单摆的周期公式T2，可得k(常数)，所以选项
17、C正确。(4)因为k(常数)，所以k，若误将摆线长当作摆长，画出的直线将不通过原点，但图线的斜率仍然满足k，所以由图线的斜率得到的重力加速度不变。答案(1)2.06(2)2.28(3)C(4)C受迫振动和共振1自由振动、受迫振动和共振的关系比较自由振动受迫振动共振受力情况仅受回复力受驱动力作用受驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质决定，即固有周期T0或固有频率f0由驱动力的周期或频率决定，即TT驱或ff驱T驱T0或f驱f0振动能量振动物体的机械能不变由产生驱动力的物体提供振动物体获得的能量最大常见例子弹簧振子或单摆(05)机械工作时底座发生的振动共振筛、声音的共鸣等2.对共振的理解(1)共振
18、曲线：如图12所示，横坐标为驱动力频率f，纵坐标为振幅A。它直观地反映了驱动力频率对某振动系统受迫振动振幅的影响，由图可知，f与f0越接近，振幅A越大；当ff0时，振幅A最大。图12(2)受迫振动中系统能量的转化：受迫振动系统机械能不守恒，系统与外界时刻进行能量交换。1受迫振动如图13所示，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，振动达到稳定时，下列说法中正确的是_。图13A只有A、C的振动周期相等BC的振幅比B的振幅小CC的振幅比B的振幅大DA、B、C的振动周期相等解析A振动后，水平细绳上驱动力的周期TA2，迫使B、C做受迫振动，受迫振动的频率等于A施加的驱动力的频率，所以TATBTC，而T
19、C固2TA，TB固2TA，故C共振，B不共振，C的振幅比B的振幅大，所以C、D正确。答案CD2振动曲线分析一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图14所示，则_。图14A此单摆的固有周期约为2 sB此单摆的摆长约为1 mC若摆长增大，单摆的固有频率增大D若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动解析由共振曲线知此单摆的固有频率为0.5 Hz，固有周期为2 s；再由T2，得此单摆的摆长约为1 m；若摆长增大，单摆的固有周期增大，固有频率减小，则共振曲线的峰将向左移动。故选项A、B正确。答案AB3生活中的共振现象(2016孝感统测)下列说法正确的是_。A摆钟走时快了必须调短
20、摆长，才可能使其走时准确B挑水时为了防止水从桶中荡出，可以加快或减慢走路的步频C在连续均匀的海浪冲击下，停在海面的小船上下振动，是共振现象D部队要便步通过桥梁，是为了防止桥梁发生共振而坍塌答案BD12013江苏单科，12B(1)如图15所示的装置，弹簧振子的固有频率是4 Hz。现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1 Hz，则把手转动的频率为_。图15A1 Hz B3 Hz C4 Hz D5 Hz解析因把手每转动一周，驱动力完成一次周期性变化，即把手转动频率即为驱动力的频率弹簧振子做受迫振动，而受迫振动的频率等于驱动力的频率，与振动系统的固有频率无关，故
21、A正确。答案A2. 2015山东理综，38(1)如图16，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y0.1sin(2.5t)m。t0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t0.6 s时，小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小g10 m/s2。以下判断正确的是_。图16Ah1.7 mB简谐运动的周期是0.8 sC0.6 s内物块运动的路程是0.2 mDt0.4 s时，物块与小球运动方向相反解析t0.6 s时，物块的位移为y0.1sin(2.50.6)m0.1 m，则对小球h|y|gt2，解得h1.7 m，选项A正确；简谐运动的周
22、期是T s0.8 s，选项B正确；0.6 s内物块运动的路程是3A0.3 m，选项C错误；t0.4 s，此时物块在平衡位置向下振动，则此时物块与小球运动方向相同，选项D错误。答案AB3(2017江苏镇江模拟)如图17所示，虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图象。已知甲、乙两个振子质量相等。则_。图17A甲、乙两振子的振幅之比为21B甲、乙两振子的频率之比为12C前2 s内甲、乙两振子的加速度均为正值D第2 s末甲的速度最大，乙的加速度最大解析根据甲、乙两个振子做简谐运动的图象可知，两振子的振幅A甲2 cm，A乙1 cm，甲、乙两振子的振幅之比为21，选项A正确；甲振子的周期为4 s
23、，频率为0.25 Hz，乙振子的周期为8 s，频率为0.125 Hz，甲、乙两振子的频率之比为21，选项B错误；前2 s内，甲的加速度为负值，乙的加速度为正值，选项C错误；第2 s末甲通过平衡位置，速度最大，乙在最大位移处加速度最大，选项D正确。答案AD42014江苏单科，12B(2)在“探究单摆的周期与摆长的关系”实验中，某同学准备好相关实验器材后，把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放，同时按下秒表开始计时，当单摆再次回到释放位置时停止计时，将记录的这段时间作为单摆的周期。以上操作中有不妥之处，请对其中两处加以改正。答案应在摆球通过平衡位置时开始计时；应测量单摆多次全振动的时间，再计算出
24、周期的测量值。(或在单摆振动稳定后开始计时)1(2016河北衡水中学模拟)如图1甲所示，一单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置开始计时，相对平衡位置的位移x随时间t变化的图象如图乙所示。不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。对于这个单摆的振动过程，下列说法正确的是_。图1A单摆的摆长约为1.0 mB单摆的位移x随时间t变化的关系式为x8sin(t) cmC从t0.5 s到t1.0 s的过程中，摆球的重力势能逐渐增大D从t1.0 s到t1.5 s的过程中，摆球所受回复力逐渐减小解析由题图乙可知单摆的周期T2 s，振幅A8 cm。由单摆的周期公式T2，代入数据可得l1 m，选项A
25、正确；由可得 rad/s，则单摆的位移x随时间t变化的关系式为xAsin t8sin(t) cm，选项B正确；从t0.5 s到t1.0 s的过程中，摆球从最高点运动到最低点，重力势能减小，选项C错误；从t1.0 s到t1.5 s的过程中，摆球的位移增大，回复力增大，选项D错误。答案AB2.如图2所示，在光滑杆下面铺一张可沿垂直杆方向匀速移动的白纸，一带有铅笔的弹簧振子在B、C两点间做机械振动，可以在白纸上留下痕迹。已知弹簧的劲度系数为k10 N/m，振子的质量为0.5 kg，白纸移动速度为2 m/s，弹簧弹性势能的表达式Epky2，不计一切摩擦。在一次弹簧振子实验中得到如图所示的图线，则下列说
26、法中正确的是_。图2A该弹簧振子的振幅为1 mB该弹簧振子的周期为1 sC该弹簧振子的最大加速度为10 m/s2D该弹簧振子的最大速度为2 m/s解析弹簧振子的振幅为振子偏离平衡位置的最大距离，所以该弹簧振子的振幅为A0.5 m，选项A错误；由题图所示振子振动曲线可知，白纸移动x2 m，振动一个周期，所以弹簧振子的周期为T1 s，选项B正确；该弹簧振子所受最大回复力FkA100.5 N5 N，最大加速度为a10 m/s2，选项C正确；根据题述弹簧弹性势能的表达式为Epky2，弹簧振子振动过程中机械能守恒，由mvkA2可得该弹簧振子的最大速度为vmA m/s，选项D错误。答案BC3(2016徐州
27、模拟)甲、乙两弹簧振子的振动图象如图3所示，则可知_。图3A两弹簧振子完全相同 B. 两弹簧振子所受回复力最大值之比F甲F乙21C振子甲速度为零时，振子乙速度最大D两振子的振动频率之比f甲f乙12解析从图象中可以看出，两弹簧振子周期之比T甲T乙21，则频率之比f甲f乙12，D正确；弹簧振子周期与振子质量、弹簧劲度系数k有关，周期不同，说明两弹簧振子不同，A错误；由于弹簧的劲度系数k不一定相同，所以两振子所受回复力(Fkx)的最大值之比F甲F乙不一定为21，B错误；由简谐运动的特点可知，在振子到达平衡位置时位移为零，速度最大，在振子到达最大位移处时，速度为零，从图象中可以看出，在振子甲到达最大位
28、移处时，振子乙恰好到达平衡位置，C正确。答案CD4用单摆测定重力加速度的实验装置如图4所示。图4(1)组装单摆时，应在下列器材中选用_(选填选项前的字母)。A长度为1 m左右的细线B长度为30 cm左右的细线C直径为1.8 cm的塑料球D直径为1.8 cm的铁球(2)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g_(用L、n、t表示)。(3)下表是某同学记录的3组实验数据，并做了部分计算处理。组次123摆长L/cm80.0090.00100.0050次全振动时间t/s90.095.5100.5振动周期T/s1.801.91重力加速度g/(ms2)9.749
29、.73请计算出第3组实验中的T_s，g_m/s2。解析(1)单摆模型需要满足的两个基本条件是：摆线长远大于小球的直径和小球的密度越大越好。所以应选A、D。(2)由T，T2得g(3)T s2.01 sg m/s29.76 m/s2。答案(1)AD(2)(3)2.019.765(2017苏州十校联考)弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动，在t0时刻，振子从O、B间的P点以速度v向B点运动；在t0.2 s时，振子速度第一次变为v；在t0.5 s时，振子速度第二次变为v。(1)求弹簧振子振动周期T；(2)若B、C之间的距离为25 cm，求振子在4.0 s内通过的路程；(3)若B、C之间的
30、距离为25 cm，从平衡位置计时，写出弹簧振子位移表达式，并画出弹簧振子的振动图象。解析(1)弹簧振子简谐运动示意图如图所示，由对称性可得：T0.52 s1.0 s。(2)若B、C之间距离为25 cm，则振幅A25 cm12.5 cm，振子4.0 s内通过的路程s412.5 cm200 cm。(3)根据xAsin t，A12.5 cm，2得x12.5sin2t(cm)。振动图象为答案(1)1.0 s(2)200 cm(3)x12.5sin 2t(cm)图象见解析图基础课2机械波知识点一、机械波横波和纵波1机械波的形成条件(1)有发生机械振动的波源。(2)有传播介质，如空气、水等。2传播特点(1
31、)机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移。(2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同。(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，位移为零。3机械波的分类(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，有波峰(凸部)和波谷(凹部)。(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，有密部和疏部。知识点二、横波的图象波速、波长和频率的关系1横波的图象(1)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。(2)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。(3)图象：2
32、波长、波速、频率及其关系(1)波长在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离。(2)波速v：波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定。(3)频率f：由波源决定，等于波源的振动频率。(4)波长、波速和频率的关系：vf；v。知识点三、波的干涉和衍射现象多普勒效应1波的干涉和衍射波的干涉波的衍射条件两列波的频率必须相同明显条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多现象形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的干涉图样波能够绕过障碍物或孔继续向前传播2.多普勒效应(1)条件：声源和观察者之间有相对运动。(2)现象：观察者感到频率发生变化。(3)实质：声源频率不变，观察者接收到的频率变化。思考判断(1)在
33、机械波传播过程中，介质中的质点随波的传播而迁移。()(2)周期或频率，只取决于波源，而与v、无直接关系。()(3)波速v取决于介质的性质，它与T、无直接关系。只要介质不变，v就不变；如果介质变了，v也一定变。()(4)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象。()(5)一切波都能发生衍射现象。()(6)多普勒效应说明波源的频率发生变化。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)机械波的传播与图象1波动图象的信息(如图1所示)图1(1)直接读取振幅A和波长，以及该时刻各质点的位移。(2)确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小。(3)结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确
34、定波的传播方向。2波速与波长、周期、频率的关系vf。1机械波的传播如图2，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2 m、4 m和6 m。一列简谐横波以2 m/s的波速沿x轴正向传播，在t0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t3 s 时a第一次到达最高点。下列说法正确的是_。图2A在t6 s时刻波恰好传到质点d处B在t5 s时刻质点c恰好到达最高点 C质点b开始振动后，其振动周期为4 sD当质点d向下运动时，质点b一定向上运动解析因为质点a开始时向下运动，经过t3 s后恰好第一次到达最高点，所以波的周期为T4 s，波长vT8 m，在t6 s时波向前传播
35、的距离为svt12 m，即恰好传到质点d处，A选项正确；当t5 s时，波向前传播了10 m，作出波形图可知质点c恰好处于平衡位置，B选项错误；质点b振动的周期即为波的周期，所以C选项正确；因为质点b与d相距，所以质点d向下运动时，质点b不一定向上运动，所以D选项错误。答案AC2波动图象的应用2015重庆理综，11(2)图3为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图，质点P的振动周期为0.4 s。求该波的波速并判断P点此时的振动方向。图3解析由波形图可知，波长1.0 m，则波速为v2.5 m/s由波传播方向和质点振动方向可知，P点的振动方向沿y轴正方向。答案2.5 m/s沿y轴正方向方法
36、技巧波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容图象“上下坡”法沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动“同侧”法波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧“微平移”法将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向振动图象和波的图象的关联分析求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法1已知振动图象确定波的图象在均匀介质中，一列沿x轴正向传播的横波，其波源O在第一个周期内的振动图象如图4所示，则该波在第一个周期末的波形图是_。图4解析由振动图象可知波源开始振动的方向沿y轴负方向，则一个周期末开始振动的质点，其振动
37、方向也是沿y轴负方向，所以A、C错误；由振动图象可知，后半个周期振动的振幅较大，根据波的传播特点，B错误，D正确。答案D2两种图象的综合应用(2016扬州中学5月模拟)如图5所示，一列简谐波在均匀介质中传播，图甲表示t0时刻的波形图，图乙表示图甲中质点D从t0时刻开始的振动图象，试求：图5(1)这列波传播的速度和方向；(2)t2.5 s时，质点P偏离平衡位置的位移。解析(1)由图甲知波长6 m，由图乙知周期T4 s，所以波速v1.5 m/s，传播方向为沿x轴负方向。(2)质点P的简谐运动方程为y10sin t cm所以t2.5 s时，y5 cm。答案(1)1.5 m/s沿x轴负方向(2)5 c
38、m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距离之差r。(1)当两波源振动步调一致时若rn(n0，1，2，)，则振动加强；若r(2n1)(n0，1，2，)，则振动减弱。(2)当两波源振动步调相反时若r(2n1)(n0，1，2，3)，则振动加强；若rn(n0，1，2，)，则振动减弱。2多普勒效应的成因分析(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。(2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率变大，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率变小。1波的干涉现象如图6所示，实线与虚线分别
39、表示振幅、频率均相同的两列简谐横波的波峰和波谷，此刻，M是波峰与波峰的相遇点。设这两列波的振幅均为A，则下列说法正确的是_。图6A此时刻位于O处的质点正处于平衡位置BP、N两处的质点始终处在平衡位置C随着时间的推移，M处的质点将向O处移动D从此时刻起，经过四分之一周期，M处的质点到达平衡位置，此时位移为零解析此时刻位于O处的质点正处于波谷与波谷的相遇点，不在平衡位置，选项A错误；P、N两处的质点处于波峰和波谷的相遇点，两列波在这两处的位移始终相反，合位移为0，选项B正确；质点并不随波迁移，选项C错误；从此时刻起，经过四分之一周期，两列波在M点的振动均达到平衡位置，合位移为零，选项D正确。答案B
40、D2多普勒效应如图7所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处的静止的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处的静止的人感受到的声波的频率为f2，则_。图7Af1f，f2f Bf1f，f2fCf1f，f2f Df1f，f2f解析波源朝向观察者运动时，观测频率大于波源的频率，波源远离观察者运动时，观测频率小于波源的频率，D正确。答案D1(2016全国卷，34)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/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15 s。下列说法正确的是_。(填正确答案标号。)A水面波是一种机械波B该水面波的频率为6 HzC该水面波的波长为3 mD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