《高考物理新编大一轮总复习》第十四章 第二节 机械波

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第二节　机械波　
一、机械波　横波和纵波
定义 __机械振动__在介质中的传播形成机械波
产生条件 (1)__波源__；(2)__介质__
形成原因 介质中的质点受波源或邻近质点的驱动做__受迫__振动
分
类
横
波振动方向与传播方向__垂直__的波，如绳波
纵
波振动方向与传播方向__平行__的波，如声波
二、波速、波长和频率的关系
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。
2．频率 f：与__波源__的振动频率相等。
3．波速 v：波在介质中的传播速度。
4．波速与波长和频率的关系：v＝__λf__。
三、波的图象
1．坐标轴的意义：横坐标表示在波的传播方向上各质点的__平衡位置__，纵坐标表示
某一时刻各质点偏离平衡位置的__位移__。
2．图象的物理意义：某一时刻介质中各质点相对__平衡位置__的位移。
四、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__。
[自我诊断]
判断下列说法的正误。
1
(1)在机械波的传播中，各质点随波的传播而迁移。(×)
(2)机械波的频率等于振源的振动频率。(√)
(3)机械波的传播速度与振源的振动速度相等。(×)
(4)质点振动的方向总是垂直于波传播的方向。(×)
(5)在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离。(√)
(6)机械波在介质中传播的速度由介质本身决定。(√)
(7)火车鸣笛减速向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率低。(×)
考点一　机械波的传播与图象
1．波动图象的信息(如图所示)
(1)直接读取振幅 A和波长 λ，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定波的传播方
向。
2．波速与波长、周期、频率的关系
v＝＝λf。
3．波的传播过程中的特点
(1)振源经过一个周期 T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以有 v
＝＝λf。
(2)质点振动 nT(波传播 nλ)时，波形不变。
(3)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为 nλ(n＝1,2,3…)时，它们的振动步
调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n＋1)(n＝0,1,2,3…)时，它们的振动步调总相反。
(4)波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向，各质点的起振方向与波源的
起振方向相同。
4．波的传播方向与质点的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
2
微平
移法
将波形图沿传播方向进行微小平移，再由 x轴上某一位
置的两波形曲线上的点来判定
[例1]　(多选)(2018·全国卷Ⅲ)一列简谐横波沿 x轴正方向传播，在 t＝0和t＝0.20 s 时
的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期 T＞0.20 s。下列说法正确的是(　　)
A．波速为 0.40 m/s
B．波长为 0.08 m
C．x＝0.08 m 的质点在 t＝0.70 s 时位于波谷
D．x＝0.08 m 的质点在 t＝0.12 s 时位于波谷
E．若此波传入另一介质中其波速变为 0.80 m/s，则它在该介质中的波长为 0.32 m
[解析]　由图象可知，该波的波长 λ＝16 cm＝0.16 m，选项 B错误；Δt＝nT＋T(n＝
0,1,2，…)，可得 T＝＞0.20 s，即＞0.20 s，解得 n＝0，T＝0.40 s，波速 v＝＝ m/s＝0.40
m/s，选项 A正确；Δt1＝0.70 s＝T＋T，即从 t＝0时刻开始到 t＝0.70 s 时刻，x＝0.08 m 的
质点振动了 T＋T，则可知 t＝0.70 s 时，该质点位于波谷，选项 C正确；Δt2＝0.12 s＝T＜
T，则 x＝0.08 m 的质点在 t＝0.12 s 时位于平衡位置和波峰之间的某一位置，选项 D错误；
机械波传入另一介质中，其周期不变，则波长 λ′＝v′T＝0.32 m，选项 E正确。
[答案]　ACE
◆总结提升
由t时刻的波形确定
1．波向右传播 Δt＝T的时间和向左传播 Δt＝T的时间波形相同。
2．若 Δt＞T，可以采取“舍整取零头”的办法。
[跟踪训练]
1．(多选)(2019·浙江选考)如图所示，两种不同材料的弹性细绳在 O处连接，M、O和
N是该绳上的三个点，OM 间距离为 7.0 m，ON 间距离为 5.0 m。O点上下振动，则形成以
O点为波源向左和向右传播的简谐横波Ⅰ和Ⅱ，其中波Ⅱ的波速为 1.0 m/s。t＝0时刻 O点
处在波谷位置，观察发现 5 s 后此波谷传到 M点，此时 O点正通过平衡位置向上运动，OM
间还有一个波谷。则(　　)
A．波 I的波长为 4 m
3
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