2026版红对勾一轮复习讲与练高考物理第八章　第2讲　机械波.docxVIP

第2讲机械波

1．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)：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离。

a．在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。

b．在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长。

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＝eq\f(λ,T)＝λf。

(5)波的图像

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，纵坐标表示该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。

教材链接·想一想人教版教材选择性必修第一册P62演示“观察绳波的产生和传播”中，观察到哪两种运动形式？

提示：一种是绳子上的各点只是在一定位置上下振动，没有向前运动；另一种是振动这种形式向前传播出去。

2．波的干涉和衍射现象多普勒效应

(1)波的干涉和衍射

项目

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。

1．声波的产生需要机械振动和介质两个条件。(√)

2．声源的振动消失，声波立即停止传播。(×)

3．通过波的图像可以找出任一质点在任意时刻的位移。(×)

4．机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同。(√)

5．波速表示介质中质点振动的快慢。(×)

6．两列波在介质中相遇，一定产生干涉现象。(×)

7．两列波发生干涉时，加强区的质点振幅变大，质点一直处于位移最大处。(×)

8．发生多普勒效应时，波源的真实频率没有发生变化。(√)

考点一机械波的形成与传播

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与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，由于介质不同，波长和波速可以改变，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＝eq\f(λ,T)＝λf。

2．波的图像的信息(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。

考向1波的形成及传播

【典例1】(2022·北京卷)在如图所示的xOy坐标系中，一条弹性绳沿x轴放置，图中小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为a。t＝0时，x＝0处的质点P0开始沿y轴做周期为T、振幅为A的简谐运动。t＝eq\f(3,4)T时的波形如图所示。下列说法正确的是(D)

A．t＝0时，质点P0沿y轴负方向运动

B．t＝eq\f(3,4)T时，质点P4的速度最大

C．t＝eq\f(3,4)T时，质点P3和P5相位相同

D．该列绳波的波速为eq\f(8a,T)

【解析】由t＝eq\f(3,4)T时的波形图可知，波刚好传到质点P6，根据“上下坡”法，可知此时质点P6沿y轴正方向运动，故波源起振的方向也沿y轴正方向，则t＝0时，质点P0沿y轴正方向运动，A错误；由题图可知，在t＝eq\f(3,4)T时，质点P4处于正的最大位移处，故速度最小，B错误；由题图可知，在t＝eq\f(3,4)T时，质点P3沿y轴负方向运动，质点P5沿y轴正方向运动，故两个质点的相位不相同，C错误；由题图可知eq\f(λ,4)＝2a，解得λ＝8a，故该列绳波的波速为v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(8a,T)，D正确。

考向2波的图像信息应用

【典例2】(多选)(2024·新课标卷)位于坐标原点O的波源在t＝0时开始振动，振动图像如图所示，所形成的简谐横波沿x轴正方向传播。平衡位置在x＝3.5m处的质点P开始振动时，波源恰好第2次处于波谷位置，则(BC)

A．波的周期是0.1s

B．波的振幅是0.2m