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1、物 理人人 教教 版版精精 准准 高高 考考第十五章机械振动与机械波光第十五章机械振动与机械波光电磁波与相对论电磁波与相对论选 修 3-4第第2讲机械波讲机械波1 1知知识识梳梳理理自自测测2 2核核心心考考点点突突破破3 32 2年年 高高 考考 模模拟拟4 4课课后后限限时时训训练练知识梳理自测知识梳理自测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)机械波传播的只是振动的_和_，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波_。(2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与_振动周期和频率相同。机械波 形式形式 能量能量 迁移迁移 波源的
2、波源的(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为_，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_的波，有_(凸部)和_(凹部)。(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在_上的波，有_和_。4A 垂直垂直 波峰波峰 波谷波谷 同一直线同一直线 密部密部 疏部疏部 1横波的图象(1)坐标轴：横轴表示各质点的_，纵轴表示该时刻各质点的_。(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开_的位移。(3)图象横波的图象 平衡位置平衡位置 位移位移 平衡位置平衡位置(4)应用直接读取_和_，以及该时刻各质点的_。确定某时刻各质点加速度和速度的_，并能比较大小。结合波的
3、传播方向可确定各质点的_或由各质点的振动方向确定波的_。振幅振幅A 波长波长 位移位移 方向方向 振动方向振动方向 传播方向传播方向 2波长、波速、频率及其关系(1)波长：在波动中，振动相位总是_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_本身的性质决定。(3)频率f：由波源决定，等于波源的_。(4)波长、波速和频率的关系v_；v_。相同相同 介质介质 振动频率振动频率 f 1波的叠加：观察两列波的叠加过程可知：几列波相遇时，每列波都能够保持各自的状态继续传播而不_，只是在重叠的区域里，质点同时参与这几列波引起的振动，质点 的 位 移 等 于 这 几 列 波 单 独 传 播
4、 时 引 起 的_。波特有的现象 互相干扰互相干扰 位移的矢量和位移的矢量和 2波的干涉和衍射：相同相同 尺寸尺寸 绕过障碍物绕过障碍物 干涉图样干涉图样 3.多普勒效应：(1)定义：由于波源和观察者之间有_，使观察者感受到波的频率_的现象。(2)实质：声源频率_，观察者接收到的频率_。(3)规律：波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的_；波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的_；波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率_波源的频率。相对运动相对运动 发生变化发生变化 不变不变 发生变化发生变化 频率增大频率增大 频率减小频率减小 等于等于 思维辨析：(1)在机械波传播过程中，介质中的
5、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。()答案：(1)在机械波传播过程中，介质中的质点并不会随波的传播而迁移。(2)(3)D 解析由图知a、b两点之间的距离为一个波长，a、b两点振动开始时刻相差一个周期，选项AB错误；由波是向右传播的，知选项C错误，D正确。ABD C 解析同一列声波在不同介质中的传播速度不同，根据vf，由于频率不变，故在不同的介质中传播时波长不同，故A错误。不同的声波在相同的介质中传播，传播速度相同，故B错误。衍射是波特有的现象。声波
6、是一种机械波，故能够发生衍射现象，C正确。根据波的叠加原理，不同的波相遇时发生叠加，再分开时各自独立传播互不影响，故人能辨别不同乐器同时发出的声音，故D错误。BD 解析根据多普勒效应，当观察者与声源相互靠近时，观察者接收到的频率大于声源发出的频率；当观察者与声源相互远离时，观察者接收到的频率小于声源发出的频率，故A、C错误，B、D正确。核心考点突破核心考点突破1机械波的传播特点：(1)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。(2)介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。(3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和
7、波速可以改变，但频率和周期都不会改变。机械波的传播与图象 3波的传播方向与质点的振动方向的判断方法解题探究：(1)当波传到P点时，P点开始离开平衡位置_；波源O恰好处于波峰位置，说明O、F两质点之间的距离等于_。(2)再经过5s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置，说 明 波 从 P点 传 播 到 Q点 所 用 时 间 为_。向上振动向上振动 类题演练类题演练 1 B 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分清振动图象与波动图象。关键要看清横坐标即可，横坐标为x则为波动图象，横坐标为t则为振动图象。2看清横、纵坐标的单位。尤其要注意单位前的数量级。3找准波动图
8、象对应的时刻，且由图象读出振幅、波长等信息。4找准振动图象对应的质点，且由图象读出振幅、周期等信息。振动图象和波的图象的关联分析 BCE A在t0.10s时，质点Q向y轴正方向运动B在t0.25s 时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同C从t0.10s到t0.25s，该波沿x轴负方向传播了6mD从t0.10s到t0.25s，质点P通过的路程为30cmE 质 点 Q简 谐 运 动 的 表 达 式 为 y0.10sin10t(国际单位制)答案：(1)先由图象读出波长、周期，从而求出波速，再由xvt求出波传播的距离。(2)不一定。当从平衡位置或位移最大处计时，才是3A。类题演练类题演练 2 答案(1
9、)5s(2)27.07cm1造成波动问题多解的主要因素(1)周期性时间周期性：时间间隔t与周期T的关系不明确。空间周期性：波传播距离x与波长的关系不明确。(2)双向性传播方向双向性：波的传播方向不确定。振动方向双向性：质点振动方向不确定。波的多解问题 如：a.质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能。b质点由平衡位置开始振动，则起振方向有向上、向下(或向左、向右)两种可能。c只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传播的可能，即沿x轴正方向或沿x轴负方向传播。d只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能。(3)波形的隐含性形成多解在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出
10、几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态。这样，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性。2解决波的多解问题的思路一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系t或x，若此关系为时间，则tnTt(n0,1,2，)，若此关系为距离，则xnx(n0,1,2，)。类题演练类题演练 3 波的干涉中振动加强点和减弱点的判断(1)图象法：在某时刻的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点，一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减弱点，各加强点或减弱点各自连接而成以两波源为中心向外辐射的连线，形成加强线和减弱线，两种线互相间隔，这就是干涉图样，加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振
11、幅之间。波的干涉、衍射、多普勒效应 解析由图知O点是波谷和波谷叠加，是振动加强点，该时刻处于波谷，A错误；P、N两质点处是波谷和波峰叠加，由于振幅相同，位移始终为零，即处于平衡位置，B正确；振动的质点只是在各自的平衡位置附近振动，不会随波迁移，C错误；从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位置，D错误。名师归纳：波的干涉问题的分析(1)在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加强；振动减弱点始终减弱。两列相干波的波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇处是振动最强的地方，并且用一条直线将以上加强点连接起来，这条直线上的点都是加强的；而波峰与波谷(或波谷与波峰)相遇处是振动最弱的地方，把以上减弱点用直线连
12、接起来，直线上的点都是减弱点。(2)不论是振动加强的质点还是振动减弱的质点，都仍在其平衡位置附近振动，某点的振动加强，是指这个质点以较大的振幅振动；而某点的振动减弱，是指这个质点以较小的振幅振动，因此，振动加强点的位移不是始终等于振幅，它的位移的大小和方向随时间在发生周期性的变化。类题演练类题演练 4 B 解析对于a质点，上面的波使其向下振动，下面的波使其向下振动，所以其合速度向下，位移等于两列波此时的位移之和，所以a质点位于平衡位置，速度最大，故选项A错误，选项B正确；对于b质点，上面的波使其位于波峰，下一时刻向下振动，下面的波使其位于波谷，下一时刻向上振动，两列波使其振动始终相反，又因为两列波的振幅相同，所以b质点始终位于平衡位置，加速度为零，故选项C错误；对于c质点，上面的波使其向上振动，下面的波使其向上振动，所以其合速度向上，故选项D错误。2年高考模拟年高考模拟课后限时训练课后限时训练