2020版高考物理第十四章第80课时机械波（重点突破课）讲义

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1、第80课时　机械波(重点突破课)[考点一　波的形成和传播]波的传播、波的图像、波长的概念是这部分内容的重点，而波的周期性、波的多解问题是难点，分析这些问题时要在脑海中形成波的传播的动态图形。1．波的形成和传播(1)机械波的形成条件①有发生机械振动的波源。②有介质，如空气、水等。(2)机械波的传播特点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

2、分类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)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2.波的图像(1)坐标轴：横轴表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵轴表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移。如图所示。(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。3．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。(4

3、)波长、波速和频率的关系：v＝λf＝。[考法细研]考法1　波的形成与传播　[例1]　(多选)(2016·全国卷Ⅰ)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8m/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15s。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6HzC．该水面波的波长为3mD．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[解析]　水面波是一种机械波

4、，A正确；根据题意得周期T＝s＝s，频率f＝＝0.6Hz，B错误；波长λ＝＝m＝3m，C正确；波传播过程中，传播的是振动形式，能量可以传递出去，但质点并不随波迁移，D错误，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。(3)波长、波速、周期和频率的计算可利用关系式v＝和v＝λf。　　考法2　波的图像分析　[例2]　(多选)(2018·全国卷Ⅲ)

5、一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0和t＝0.20s时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期T＞0.20s。下列说法正确的是(　　)A．波速为0.40m/sB．波长为0.08mC．x＝0.08m的质点在t＝0.70s时位于波谷D．x＝0.08m的质点在t＝0.12s时位于波谷E．若此波传入另一介质中其波速变为0.80m/s，则它在该介质中的波长为0.32m[解析]　因周期T＞0.20s，故波在t＝0到t＝0.20s时间内传播的距离小于波长λ，由yx图像可知传播距离Δx＝0.08m，故波速v＝＝0.40m/s，

6、故A正确；由yx图像可知波长λ＝0.16m，故B错误；由v＝得，波的周期T＝＝0.4s，根据振动与波动的关系知t＝0时，x＝0.08m的质点沿＋y方向振动，t＝0.7s＝1T，故此时该质点位于波谷；因为T＜0.12s＜，此时x＝0.08m的质点在x轴上方沿－y方向振动，故C正确，D错误；根据λ＝vT得，波速变为0.80m/s时波长λ＝0.32m，故E正确。[答案]　ACE考法3　波的图像和振动图像的综合应用　[例3]　(2018·全国卷Ⅰ)一列简谐横波在t＝s时的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点。图(b)

7、是质点Q的振动图像。求：(1)波速及波的传播方向；(2)质点Q的平衡位置的x坐标。[解析]　(1)由题图(a)可以看出，该波的波长为λ＝36cm由题图(b)可以看出，周期为T＝2s波速为v＝＝18cm/s由题图(b)知，当t＝s时，质点Q向上运动，结合题图(a)可得，波沿x轴负方向传播。(2)设质点O的振动方程为yO＝Asin(ωt＋φ)，其中ω＝＝πrad/st＝s时，有yO＝Asin＝－，可得φ＝－即yO＝Asin由题图(b)可知yQ＝Asinωt所以O、Q两质点的相位差为xQ＝λ＝9cm。[答案]　(1)18cm

8、/s　沿x轴负方向传播　(2)9cm分析波的图像与振动图像综合问题的注意事项(1)分清振动图像与波的图像。横坐标为x则为波的图像，横坐标为t则为振动图像。(2)看清横、纵坐标的单位，注意单位前的数量级。(3)找准波的图像对应的质点和振动图像对应的时刻。　　考法4　波的多解问题　[例4]　如图所示，实线是一列简谐横波某时刻的波形图，