【物理教案】2021江苏高考物理：第十四章第2讲机械波

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第2讲　机械波

一、机械波

1．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)传播振动形式、传播能量、传播信息．

(2)质点不随波迁移．

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，有波峰和波谷．

(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上，有疏部和密部．

4．机械波的描述

(1)波长(λ)：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离．

① 在横波中，两个相邻波峰(或波谷)间的距离等于波长．

② 在纵波中，两个相邻密部(或疏部)间的距离等于波长．

(2)频率(f)：波的频率等于波源振动的频率．

(3)波速(v)：波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定．

(4)波长、频率(或周期)和波速的关系：v＝＝λf.

5．波的图象

(1)坐标轴：横坐标表示沿波传播方向上各个质点的平衡位置，纵坐标表示某时刻各个质点

离开平衡位置的位移．

(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．

自测 1　(2019·北京市丰台区第二次模拟)如图 1所示，一列简谐横波沿 x轴正方向传播．某

时刻波上质点 P正通过平衡位置，经过一段时间，波向前传播了距离 d，P点第一次到达波

谷，则该横波的波长为(　　)

图1

A．4d B. C. D.

答案　A

解析　由波形图可知，t＝0时刻 P点在平衡位置向下振动，当 P点第一次到达波谷时经过的

时间为，则波向前传播，即＝d，解得 λ＝4d，故 A正确．

二、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，

相位差保持不变

产生明显衍射的条件：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(距离发生变化)；

(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．

自测 2　(多选)以下关于波的衍射的说法，正确的是(　　)

A．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象

B．当障碍物的尺寸比波长大得多时，会发生明显的衍射现象

C．当孔的大小比波长小时，会发生明显的衍射现象

D．通常讲话产生的声波，经过尺寸为 1 m 左右的障碍物时会发生明显的衍射现象

答案　CD

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，它的波长和波速可能改变，但频

率和周期都不会改变．

(4)波源经过一个周期 T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以 v＝＝λf.

2．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，再由对应同一横坐标的两波形

曲线上的点来判断振动方向

类型 1　机械波及波速公式的应用

例1　(2018·江苏卷·12B(3))一列简谐横波沿 x轴正方向传播，在 x＝0和x＝0.6 m 处的两个

质点 A、B的振动图象如图 2所示．已知该波的波长大于 0.6 m，求其波速和波长．

图2

答案　2 m/s　0.8 m

解析　由题图图象可知，周期 T＝0.4 s

由于波长大于 0.6 m，结合题图图象可知，波从 A到B的传播时间 Δt＝0.3 s．波速 v＝，代

入数据得 v＝2 m/s，

波长 λ＝vT，代入数据得 λ＝0.8 m.

变式 1　(2019·江苏南京市、盐城市一模)湖面上停放甲、乙两条船，它们相距 30 m，一列

水波正在湖面上沿两船连线方向传播，观察到甲船从开始振动的 1 min 内上下震荡 30 次，

而乙船在这个时间内上下震荡 28 次．求：

(1)这列波的周期；

(2)水波在水面上传播的速度．

答案　(1)2 s　(2)7.5 m/s

解析　(1)甲船从开始振动的 1 min 内上下振荡 30 次，则甲船的振动周期为：T＝＝ s＝2 s，

这列波的周期等于船的振动周期，也为 2 s.

(2)波从甲船传到乙船，1 min 内，甲船比乙船多震荡 2次，说明两船间的距离等于两个波长，

即2λ＝30 m，得 λ＝15 m，故 v＝＝7.5 m/s.

类型 2　波动与质点振动的综合分析

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