发布时间 : 星期六 文章(新课标)2018年高考物理总复习第十四章波与相对论教案选修3_4更新完毕开始阅读684925caf11dc281e53a580216fc700aba68527a
不在波峰或波谷位置，则无法确定任意时刻运动的方向，故选项E错误。
第75课时 机械波(重点突破课)
[基础点·自主落实]
[必备知识]
一、机械波 横波和纵波 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形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移；
(2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同； (3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，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垂直的波，有波峰(凸部)和波谷(凹部)； (2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，有密部和疏部。 二、波的图像
1．坐标轴：横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移。 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。 三、波长、波速、频率及其关系
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.波速v：波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定。 3．频率f：由波源决定，等于波源的振动频率。 λ4．波长、波速和频率的关系：(1)v＝λf；(2)v＝。
T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 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 波能够绕过障碍物或孔继续向前传播 条件 两列波的频率必须相同，相位差保持不变 形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的干涉图样 现象 2．多普勒效应 (1)条件：声源和观察者之间有相对运动；
9
(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。
[小题热身]
1．如图所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，虚线是这列波在t＝0.2 s时刻的波形图。该波的波速为0.8 m/s，则下列说法正确的是( )
A．这列波的波长是12 cm B．这列波的周期是0.5 s C．这列波是沿x轴正方向传播的
D．t＝0时，x＝4 cm处的质点振动方向为沿y轴负方向 E．这列波是沿x轴负方向传播的
解析：选ADE 由波形图读出波长，利用波速求解周期，根据传播时间求出可能的传播距离或者将时间与周期相比较，就可以判断传播方向。由题图知该波的波长λ＝12 cm，故Aλ12×10t0.24项正确。由v＝，得T＝ s＝0.15 s，故B项错误。因＝＝，故该波沿x轴
T0.8T0.153负方向传播，故C项错误，E项正确。由波沿x轴负方向传播可判定t＝0时刻，x＝4 cm处质点的振动方向沿y轴负方向，故D项正确。
2．下列关于多普勒效应的说法中，正确的是( ) A．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应 B．如果声源静止，就观察不到多普勒效应 C．当声源朝靠近观察者运动时，声源的频率不变 D．当声波远离观察者运动时，观察者接收到的频率变低
E．当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的频率可能变高，也可能变低 解析：选CDE 波源运动时，波源与观察者距离不一定变化，不一定发生多普勒效应，A错；声源静止时，若观察者向声源运动，能发生多普勒效应，B错；声源朝着观察者运动时，声源频率不变，观察者接收到的频率增大，C、D对，声源相对观察者运动时，二者距离可能增大，也可能减小，故观察者接收到的频率可能变低，也可能变高，E对。
3．利用发波水槽得到的水面波形如图甲、乙所示，则
－2
10
图甲显示了波的________现象，图乙显示了波的________现象。
解析：由波的干涉和衍射概念知，图甲是一列波的传播，显示了波的衍射现象，图乙是两列波的传播，显示了波的干涉现象。
答案：衍射 干涉
[提能点·师生互动]
提能点(一) 机械波的传播特点 [典例] (2016·全国乙卷)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s。下列说法正确的是( )
A．水面波是一种机械波 B．该水面波的频率为6 Hz C．该水面波的波长为3 m
D．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去 E．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移 1551
[解析] 水面波是一种机械波，说法A正确。根据题意得周期T＝ s＝ s，频率f＝93T＝0.6 Hz，说法B错误。
v1.8
波长λ＝＝ m＝3 m，说法C正确。波传播过程中，传播的是振动形式，能量可以
f0.6
传递出去，但质点并不随波迁移，说法D错误，说法E正确。
[答案] ACE
波的传播问题的分析方法
(1)波传播时，波的信息和能量可以向外传播，但振动的质点并不随波迁移。 (2)波的传播具有周期性，波在一个周期传播的距离等于一个波长。波长的大小等于相邻两波峰(或波谷)之间的距离。
λ
(3)波长、波速、周期和频率的计算利用关系式v＝和v＝λf。
T[集训冲关]
1．(2016·全国丙卷)由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为20 Hz，波速为16 m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 m。
P、Q开始振动后，下列判断正确的是( )
A．P、Q两质点运动的方向始终相同 B．P、Q两质点运动的方向始终相反
11
C．当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置 D．当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰 E．当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰
v16
解析：选BDE 简谐横波的波长λ＝＝ m＝0.8 m。P、Q两质点距离波源S的距离PSf20
31
＝15.8 m＝19λ＋λ，SQ＝14.6 m＝18λ＋λ。因此P、Q两质点运动的方向始终相反，A
44错误，B正确。当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰的位置，Q在波谷的位置。当S恰好通过平衡位置向下运动时，P在波谷的位置，Q在波峰的位置。C错误，D、E正确。
2．将一弹性绳沿x轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当t＝0时，使其开始沿y轴作简谐振动，在t＝0.75 s时形成如图所示的波形，M点是位于x＝10 cm处的质点，N点是位于x＝50 cm处的质点。
(1)求绳波的传播速度。
(2)判断N点开始振动的方向并求从t＝0时刻开始到N点第一次沿y轴正方向经过平衡位置需要多长时间？
(3)求从t＝0时刻开始到N点第一次到达波峰时，M点经过的路程。 解析：(1)由题意和题图可知λ＝20 cm，T＝1 s， λ
所以波速v＝＝20 cm/s。
T(2)由题图可知t＝0.75 s时，x＝15 cm的质点，刚开始振动，并且振动方向为y轴负方向，所以N点开始振动方向也沿y轴负方向。
t＝0.75 s时，x＝5 cm的质点第一次沿y轴正方向经过平衡位置，这个振动形式传到Nx50－5
点还要t1＝＝s＝2.25 s，
v20
所以当t2＝t＋t1＝3 s时N点第一次沿y轴正方向经过平衡位置。
(3)t＝0.75 s时，M点已经经过的路程为8 cm，而N点第一次到达波峰还要经历t3＝＝50
s＝2.5 s，即2.5T，则M点还要经过路程2.5×4×8＝80 cm， 20
所以M点经过的总路程为8 cm＋80 cm＝88 cm。
答案：(1)20 cm/s (2)N点开始振动的方向沿y轴负方向 3 s (3)88 cm
xv 12