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(zhǎng)軟繩的一端連續(xù)上下抖動(dòng)，形成一列簡(jiǎn)諧橫波．某一時(shí)刻的波形如圖所示．繩上a、b兩質(zhì)點(diǎn)均處于波峰位置．試思考以下幾個(gè)問題：(1)a、b兩點(diǎn)之間的距離與波長(zhǎng)的關(guān)系是什么？這兩點(diǎn)振動(dòng)開始時(shí)刻相差多長(zhǎng)時(shí)間？(2)a、b兩點(diǎn)中，哪個(gè)點(diǎn)完成全振動(dòng)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(diǎn)之間的距離為一個(gè)波長(zhǎng)， a、b兩點(diǎn)振動(dòng)開始時(shí)刻相差一個(gè)周期．(2)波動(dòng)先傳播到a點(diǎn)，

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

3、1)橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互 的波．(2)縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)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(zhǎng)、波速、頻率及其關(guān)系(1)波長(zhǎng)在波動(dòng)中，振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)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(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期(或頻率

4、)等于的振動(dòng)周期或頻率．(4)波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系①公式關(guān)系：v＝ .②適用條件：對(duì)機(jī)械波、電磁波均適用．,介質(zhì),波源,波源,λf,【想一想】　一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正向傳播，傳到M點(diǎn)時(shí)波形如圖所示，再經(jīng)0.6 s，N點(diǎn)開始振動(dòng)，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(diǎn)平衡位置的連線作為x軸，表示質(zhì)點(diǎn)分布順序；取過(guò)波源質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向作為y軸，表示質(zhì)點(diǎn)的 ．2．意

5、義：在波的傳播方向上，介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻相對(duì)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(cè)1．關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系，下列說(shuō)法中不正確的是(　　)A．振動(dòng)是波的成因，波是振動(dòng)的傳播B．振動(dòng)是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，波是許多質(zhì)點(diǎn)聯(lián)合起來(lái)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象C．波的傳播速度和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度無(wú)關(guān)D．波源停止振動(dòng)時(shí)，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(diǎn)依次帶動(dòng)由

6、近及遠(yuǎn)傳播而形成波，所以選項(xiàng)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(diǎn)振動(dòng)的速度和方向都隨時(shí)間周期性地發(fā)生變化．選項(xiàng)C正確．波源一旦將振動(dòng)傳給了介質(zhì)，振動(dòng)就會(huì)在介質(zhì)中向遠(yuǎn)處傳播；當(dāng)波源停止振動(dòng)時(shí)，介質(zhì)仍然繼續(xù)傳播波源振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式，不會(huì)隨波源停止振動(dòng)而停止傳播，即波不會(huì)停止傳播．選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：D,2．一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)的波形圖如圖所示．介質(zhì)中x＝2 m處的質(zhì)點(diǎn)P沿y軸方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的

7、表達(dá)式為y＝10sin(5πt)cm.關(guān)于這列簡(jiǎn)諧波，下列說(shuō)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(jiǎn)諧橫波在t＝20 s時(shí)的波形圖，圖乙是這列波中P點(diǎn)的振動(dòng)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(diǎn)的振動(dòng)圖線判斷出在t＝20 s時(shí)P點(diǎn)在平衡位置且向上振動(dòng)，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(xiàng)B是正確的．答案：B,,4. 一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線傳播，該直線上的a、b兩點(diǎn)相距4.42 m，下圖中實(shí)、虛兩條曲線分別表示平衡位置在a、b兩點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)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(zhǎng)一定是0.1 mC．此列波的傳播速度可能是34 m/sD．a(chǎn)點(diǎn)一定比b點(diǎn)距波源近,,答案：C,【互動(dòng)探究】1．如何理解波長(zhǎng)？質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周期的路程等于波長(zhǎng)嗎？2．波速、波長(zhǎng)、頻率的大小關(guān)系是什么？它們各自取決于什么因素？,對(duì)波長(zhǎng)、波速及頻率概念的理解,【核心突破】1．對(duì)波長(zhǎng)的理解(1)在波的傳播方向上，兩個(gè)相鄰的振動(dòng)步調(diào)總是相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離．(2)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周期，波傳播的距離．(3)在

10、橫波中兩個(gè)相鄰的波峰(或兩個(gè)相鄰的波谷)之間的距離；在縱波中兩個(gè)相鄰的密部(或兩個(gè)相鄰的疏部)之間的距離．,2．對(duì)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(wú)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(dòng)幾個(gè)周期，波形就向外平移幾個(gè)波長(zhǎng)．這個(gè)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(dòng)的傳播

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

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

13、選項(xiàng)B錯(cuò)誤；波長(zhǎng)為λ＝2 m，周期T＝1/f＝0.1 s，波速v＝λf＝20 m/s.t＝0.175 s時(shí)，x＝－1 m處的質(zhì)點(diǎn)處在波谷位置，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤. [答案]　C,1．下列關(guān)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)和簡(jiǎn)諧波的說(shuō)法，正確的是(　　)A．介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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(diǎn)振動(dòng)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(diǎn)振動(dòng)的方向一致D．橫波的波峰與波谷在振動(dòng)方向上的距離一定是質(zhì)點(diǎn)振幅的兩

14、倍解析：波傳播過(guò)程中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在前面質(zhì)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)，A錯(cuò)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(gè)常量；質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度隨質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)所處位置不斷變化，B、C錯(cuò)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(dòng)中偏離平衡位置的最大距離，D正確．答案：D,【互動(dòng)探究】1．波動(dòng)圖象和振動(dòng)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(diǎn)的振動(dòng)方向？或者由質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向判斷波的傳播方向？,波動(dòng)圖

15、象和振動(dòng)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(diǎn)振動(dòng)方向的互判方法已知質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向可判斷波的傳播方向，或已知波的傳播方向和某時(shí)刻的圖象可判斷介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，常用的方法如下：,當(dāng)已知質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷波的傳播方向時(shí)，仍應(yīng)用上述方法，只不過(guò)是上述方向的逆向思維。,【典例2】　(2014年阜陽(yáng)模擬)一列簡(jiǎn)諧橫波，某時(shí)刻的圖象如圖甲所示，從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)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(guò)Δt＝0.4 s，質(zhì)點(diǎn)A通過(guò)的路程是4 mD．質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q先回到平衡位置[思路點(diǎn)撥]　由質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖象確定該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)方向，從而確實(shí)該波的傳播方向，從波動(dòng)圖象中讀出波長(zhǎng)，再?gòu)恼駝?dòng)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(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，t＝0時(shí)刻的波形如圖甲所示，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)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(dòng)問題多解的主要因素(1)周期性：①時(shí)間周期性：時(shí)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(zhǎng)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(dòng)方向雙向性：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)

18、方向不確定．,,(3)波形的隱含性形成多解：在波動(dòng)問題中，往往只給出完整波形的一部分，或給出幾個(gè)特殊點(diǎn)，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(dòng)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(diǎn)的振動(dòng)方向，則需要分情況進(jìn)行討論，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)多解現(xiàn)象．2．在波的傳播方向上，如果兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離不確定或相位之間關(guān)系不確定，就會(huì)形成多解，若不能聯(lián)想到所有可能的情況，就會(huì)出現(xiàn)漏解．3

19、．在波的傳播方向上，相隔一個(gè)波長(zhǎng)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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(zhǎng)λ之間的大小關(guān)系，就會(huì)出現(xiàn)多解現(xiàn)象．4．在波向前傳播的過(guò)程中，質(zhì)點(diǎn)在各自平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．由于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)具有周期性而出現(xiàn)多解．即：若某一時(shí)刻t各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)形成一波形，經(jīng)過(guò)時(shí)間Δt＝nT(n＝0,1,2…)，各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)將回到原來(lái)狀態(tài)，則t＋Δt＝t＋nT時(shí)刻的波形與t時(shí)刻的波形重合．,5．波源的振動(dòng)，要帶動(dòng)它左、右相鄰各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)

20、，波向左、右兩方向傳播，對(duì)稱性是指波在介質(zhì)中向左、右同時(shí)傳播時(shí)，關(guān)于波源對(duì)稱的左、右兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況完全相同．,[解題思路]　解決波動(dòng)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(dòng)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(jì)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(shí)線是一列簡(jiǎn)諧橫波在t1＝0時(shí)刻的波形，虛線是這列波在t2＝