第3講機械波第八章機械振動與機械波目標要求1.知道波的形成條件和傳播特點。2.掌握波速、波長和頻率的關(guān)系，會用波的圖像分析問題。3.知道波的疊加原理，理解波的干涉、衍射現(xiàn)象，了解多普勒效應?？键c1波的形成和傳播波的圖像考點2波的周期性和多解問題內(nèi)容索引溫馨提示:點擊標題鏈接相關(guān)內(nèi)容考點3波的圖像和振動圖像的綜合應用考點4波的干涉、衍射和多普勒效應波的形成和傳播波的圖像贏在微點物理大一輪考點1必|備|知|識1.機械波(1)產(chǎn)生條件。①有

。②有

，如空氣、水、繩子等。波源介質(zhì)(2)傳播特點。①傳播振動形式、

和信息。②質(zhì)點不

。③介質(zhì)中各質(zhì)點振動頻率、振幅、起振方向都與波源相同。能量隨波遷移2.機械波的分類。分類質(zhì)點振動方向和波的傳播方向的關(guān)系形狀舉例橫波凹凸相間；有

、繩波等縱波在同一條直線上疏密相間；有

、彈簧波、聲波等垂直波峰波谷疏部密部3.波長、頻率和波速。(1)波長：在波的傳播方向上，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離，用λ表示。波長由頻率和波速共同決定。①簡諧橫波中，相鄰兩個

(或

)之間的距離等于波長。②簡諧縱波中，相鄰兩個

(或

)中心之間的距離等于波長。波峰波谷疏部密部

波源平衡位置位移(2)物理意義：表示介質(zhì)中各質(zhì)點在某一時刻相對各自

的位移。(3)圖像形狀：簡諧波的圖像是

(或余弦)曲線，如圖所示。平衡位置正弦(1)在波的傳播過程中，介質(zhì)中的質(zhì)點沿著波的傳播方向移動(

)(2)機械波在傳播過程中，各質(zhì)點振動的周期、起振方向都相同(

)(3)機械波在介質(zhì)中的傳播速度由介質(zhì)本身決定，與波的頻率無關(guān)(

)(4)波的圖像描述了某一質(zhì)點在不同時刻的位移(

)

2.波的傳播方向與質(zhì)點的振動方向的判斷方法。

內(nèi)容圖像上下坡法沿波的傳播方向，上坡時質(zhì)點向下振動，下坡時質(zhì)點向上振動

同側(cè)法波形圖上某點表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖線同側(cè)

微平移法將波形圖沿傳播方向進行微小平移，再由x軸上某一位置的兩波形曲線上的點來判定

考向1

波的形成和傳播【典例1】

(2024·湖南卷)如圖，健身者在公園以每分鐘60次的頻率上下抖動長繩的一端，長繩自右向左呈現(xiàn)波浪狀起伏，可近似為單向傳播的簡諧橫波。長繩上A、B兩點平衡位置相距6m，t0時刻A點位于波谷，B點位于波峰,兩者之間還有一個波谷。下列說法正確的是(

)A.波長為3m B.波速為12m/sC.t0+0.25s時刻，B點速度為0 D.t0+0.50s時刻，A點速度為0

解析考向2

波的圖像【典例2】

(多選)一列機械波的波源是坐標軸原點，從t=0時波源開始振動，t=0.5s時波形如圖，下列說法正確的有(

)A.在這種介質(zhì)中波速v=5m/sB.x=1m處質(zhì)點在t=0.3s時位于波峰C.波源振動方程y=0.02sin(5πt+π)mD.x=-1m處質(zhì)點半個周期內(nèi)向左平移半個波長

解析

解析考向3

波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的互判【典例3】

(多選)(2024·全國甲卷改編)一列簡諧橫波沿x軸傳播，周期為2s，t=0時刻的波形曲線如圖所示，此時介質(zhì)中質(zhì)點b向y軸負方向運動，下列說法正確的是(

)A.該波的波速為1m/sB.該波沿x軸正方向傳播C.t=0.25s時質(zhì)點a和質(zhì)點c的運動方向相反D.t=0.5s時介質(zhì)中質(zhì)點a向y軸負方向運動

解析波的周期性和多解問題贏在微點物理大一輪考點2關(guān)|鍵|能|力1.波動問題多解的主要因素。(1)周期性。①時間周期性：時間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確。②空間周期性：波傳播的距離Δx與波長λ的關(guān)系不明確。(2)雙向性。①傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定。②振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定。2.解決波的多解問題的思路。一般采用從特殊到一般的思維方法，即找出一個周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系Δt或Δx，若此關(guān)系為時間，則t=nT+Δt(n=0，1，2，…)；若此關(guān)系為距離，則x=nλ+Δx(n=0，1，2，…)?？枷?

波的周期性形成多解【典例4】

(多選)如圖所示，一簡諧橫波沿x軸向正方向傳播，軸上M、N兩點相距21m，t=0時M點在平衡位置且向y軸負方向運動，N點為波谷；t=0.5s時M點為波谷，則該波的(

)A.波長可能是16.8mB.周期可能是0.4sC.波速可能是6m/sD.波速可能是5m/s

解析考向2

波傳播的雙向性形成多解【典例5】

(2025·牡丹江模擬)一列機械波在某一時刻的波形如實線所示，經(jīng)過Δt時間的波形如虛線所示，已知波的傳播速率為1m/s,則下列四個數(shù)據(jù)中Δt不可能的值為(

)A.1s B.8sC.11s D.15s

解析波的圖像和振動圖像的綜合應用贏在微點物理大一輪考點3關(guān)|鍵|能|力振動圖像和波的圖像的比較。

比較項目振動圖像波的圖像研究對象一個質(zhì)點波傳播方向上的所有質(zhì)點研究內(nèi)容某質(zhì)點位移隨時間的變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點在空間分布的規(guī)律圖像

正(余)弦曲線

正(余)弦曲線橫坐標表示時間表示各質(zhì)點的平衡位置物理意義某質(zhì)點在各時刻的位移某時刻各質(zhì)點的位移振動方向的判斷

(看下一時刻的位移)

(將波沿傳播方向平移)Δt后的圖形隨時間推移，圖像延續(xù)，但已有形狀不變隨時間推移，圖像沿波的傳播方向平移，原有波形做周期性變化聯(lián)系(1)縱坐標均表示質(zhì)點的位移；(2)縱坐標的最大值均表示振幅；(3)波在傳播過程中，各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動，每一個質(zhì)點都有自己的振動圖像【典例6】

(多選)(2022·山東卷)一列簡諧橫波沿x軸傳播，平衡位置位于坐標原點O的質(zhì)點振動圖像如圖所示。當t=7s時，簡諧波的波動圖像可能正確的是(

)

解析【典例7】

(多選)圖甲為一列簡諧橫波在t=2s時波的圖像，Q為x=4m的質(zhì)點，P為x=11m的質(zhì)點。圖乙為質(zhì)點P的振動圖像。下列說法正確的是(

)

解析

解析三步求解波的圖像與振動圖像綜合問題波的干涉、衍射和多普勒效應贏在微點物理大一輪考點4必|備|知|識1.波的干涉和衍射。

波的干涉波的衍射條件兩列波的頻率必須明顯條件：障礙物或孔的尺寸比波長小或相差不多現(xiàn)象形成加強區(qū)和減弱區(qū)相互隔開的穩(wěn)定的波能夠繞過障礙物或孔繼續(xù)向前傳播相同干涉圖樣2.多普勒效應。(1)兩列機械波在介質(zhì)中相遇，一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象(

)(2)兩列波發(fā)生干涉時，加強區(qū)的質(zhì)點振幅變大，質(zhì)點一直處于位移最大處(

)(3)一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象(

)(4)發(fā)生多普勒效應時，波源的振動頻率沒有發(fā)生變化(

)關(guān)|鍵|能|力波的干涉現(xiàn)象中加強點和減弱點的判斷方法。(1)圖樣法：波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點一定是加強點，而波峰與波谷的交點一定是減弱點。各加強點或減弱點各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成加強線或減弱線，兩種線互相間隔，這就是干涉圖樣，加強點與減弱點之間各質(zhì)點的振幅介于加強點與減弱點的振幅之間。

考向1

波的干涉【典例8】

(2023·浙江卷)如圖所示，置于管口T前的聲源發(fā)出一列單一頻率聲波，分成兩列強度不同的聲波分別沿A、B兩管傳播到出口O。先調(diào)節(jié)A、B兩管等長，O處探測到聲波強度為400個單位，然后將A管拉長d=15cm，在O處第一次探測到聲波強度最小，其強度為100個單位。已知聲波強度與聲波振幅平方成正比，不計聲波在管道中傳播的能量損失，則(

)A.聲波的波長λ=15cmB.聲波的波長λ=30cmC.兩聲波的振幅之比為3∶1D.兩聲波的振幅之比為2∶1

解析考向2

波的衍射【典例9】

(多選)圖中S為在水面上振動的波源，M、N是水面上的兩塊擋板，其中N板可以上下移動，兩板中間有一狹縫，此時測得A處水面沒有振動，為使A處水面也能發(fā)生振動，可采用的方法是(

)A.使波源的頻率增大 B.使波源的頻率減小C.移動N使狹縫的間距增大 D.移動N使狹縫的間距減小使狹縫滿足明顯衍射的條件即可，或?qū)⒖鬃冃?，或?qū)⒉ㄩL變大，B、D兩項正確。解析考向3

多普勒效應【典例10】

(多選)在下列現(xiàn)象中，可以用多普勒效應解釋的有(

)A.雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲B.超聲波被血管中的血流反射后，探測器接收到的超聲波頻率發(fā)生變化C.觀察者聽到遠去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會變低D.同一聲源發(fā)出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同先看到閃電后