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第2讲机械波知识排查机械波横波和纵波(1)有发生机械振动的波源。(2)有传播介质，如空气、水等。1.机械波的形成条件(1)机械波传播的只是振动的______和______，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波______。(2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与________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______，位移为______。2.传播特点形式能量迁移波源的4A零(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互_______的波，有_______(凸部)和_______(凹部)。(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在______________上的波，有_______和_______。3.机械波的分类垂直波峰波谷同一直线密部疏部横波的图象波速、波长和频率的关系(1)坐标轴：横轴表示各质点的__________，纵轴表示该时刻各质点的______。(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开_________的位移。(3)图象：(如图1所示)1.横波的图象平衡位置位移平衡位置图1(1)波长λ在波动中，振动相位总是______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______本身的性质决定。(3)频率f由波源决定，等于波源的____________。2.波长、波速、频率及其关系(4)波长、波速和频率的关系：①v＝____；②v＝λT。λf相同介质振动频率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______明显条件：障碍物或孔的______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__________波能够________________或孔继续向前传播相同尺寸干涉图样绕过障碍物(1)条件：声源和观察者之间有____________。(2)现象：观察者感到________发生变化。(3)实质：声源频率______，观察者接收到的频率_______。2.多普勒效应相对运动频率不变变化小题速练思考判断(1)在水平方向传播的波为横波。()(2)在机械波中各质点不随波的传播而迁移。()(3)通过波的图象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)机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍。()(6)波速表示介质中质点振动的快慢。()(7)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象。()(8)一切波都能发生衍射现象。()(9)多普勒效应说明波源的频率发生变化。()答案(1)×(2)√(3)×(4)√(5)×(6)×(7)×(8)√(9)×机械波的产生与传播1.波的形成与传播规律总结(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)介质中每个质点做的都是受迫振动，所以任一质点的振动频率和周期都和波源相同。因此可以断定：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。(3)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＝λT＝λf。(4)质点振动nT(波传播nλ)时，波形不变。(5)相隔波长整数倍的两质点，振动状态总相同，相隔半波长奇数倍的两质点，振动状态总相反。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x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向图2(1)该波沿x方向传播的速度；(2)7s内x＝2m处质点运动的路程。【例1】(2018·南京市、盐城市一模)一列简谐横波在均匀介质中沿x轴正方向传播，波源位于坐标原点，在t＝0时刻波源开始振动，在t＝3s时刻的波形如图2所示。求：解析(1)由题图知λ＝4m，t＝34T，则T＝4s，v＝λT＝44m/s＝1m/s。(2)经2s位于x＝2m处的质点开始振动则7s内，x＝2m处的质点振动了5s＝54T，则s＝54×4A＝50cm。答案(1)1m/s(2)50cm波的图象的应用1.波动图象的信息(如图3所示)图3(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＝λT＝λf。图4【例2】(2018·南京市、盐城市高三模拟)如图4所示为一列简谐横波在t＝0时刻的图象。此时质点P的速度方向沿y轴负方向，则此时质点Q的速度方向为________。t＝0.45s时质点P恰好第3次到达y轴负方向最大位移处(即波谷)，则该列简谐横波的波速大小为________m/s。答案y轴正方向2解析质点P的速度方向沿y轴负方向，则波沿x轴负方向传播，可判断此刻Q点沿y轴正方向运动；由题意可知，t＝2T＋14T＝0.45s，可得周期为0.2s，由图可知波长为0.4m，由波速公式v＝λT，可得波速为2m/s。振动图象和波动图象综合应用求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法图5(1)这列波传播的速度和方向；(2)t＝2.5s时，质点P偏离平衡位置的位移。【例3】(2018·扬州中学模拟)如图5所示，一列简谐波在均匀介质中传播，图甲表示t＝0时刻的波形图，图乙表示图甲中质点D从t＝0时刻开始的振动图象，试求：解析(1)由图甲知波长λ＝6m，由图乙知周期T＝4s，所以波速v＝λT＝1.5m/s，传播方向为沿x轴负方向。(2)由ω＝2πT得ω＝π2，则质点P的简谐运动方程为y＝10sinπ2tcm所以t＝2.5s时，y＝－52cm。答案(1)1.5m/s沿x轴负方向(2)－52cm波的干涉、衍射、多普勒效应1.波的干涉中振动加强点和减弱点的判断某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr。(1)当两波源振动步调一致时若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，则振动加强；若Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0，1，2，…)，则振动减弱。(2)当两波源振动步调相反时若Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0，1，2，3…)，则振动加强；若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，则振动减弱。(1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。(2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率变大，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率变小。2.多普勒效应的成因分析【例4】下列物理现象：(1)在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；(2)“闻其声而不见其人”；(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；(4)当正在鸣笛的火车向着我们疾驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高。分别属于波的()A.反射、衍射、干涉、多普勒效应B.折射、衍射、多普勒效应、干涉C.反射、折射、干涉、多普勒效应D.衍射、折射、干涉、多普勒效应解析在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，属于声波的反射；“闻其声而不见其人”属于声波的衍射；学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音属于声波的干涉；当正在鸣笛的火车向着我们疾驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高属于多普勒效应，正确选项是A。答案A【例5】(2018·江苏省盐城市高三第三次模拟)两列水波周期均为2×10－3s、振幅均为1cm，它们相遇的区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷，如图6所示，下图中能表示B点的振动图象的是________。图6解析频率相同的两列水波干涉，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇时振动是加强的，B点是波谷与波谷叠加，振动加强，质点的位移等于两个振动引起位移的矢量和，所以合振动的振幅为2cm，根据波的叠加原理，同一质点同一时刻参与两种频率相同的振动，质点振动的周期不变，选项C正确。答案C