第七章 第39课时 机械波 -2027年高考物理一轮复习优质课件（人教版）

这是一份第七章 第39课时 机械波 -2027年高考物理一轮复习优质课件（人教版），共90页。
[学习目标]　1．知道机械波的特点及形成过程。2．理解波速、波长、频率的关系，会分析波的图像。3．掌握波的干涉和发生明显衍射的条件，了解多普勒效应。
回归教材 · 双基过关
1．机械波(1)形成条件①有发生机械振动的波源。②有传播____，如空气、水等。
(2)传播特点①传播振动形式、传递____、传递信息。②质点只在各自的平衡位置附近做________，并不随波____。(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____，有波峰和波谷。②纵波：质点的振动方向与波的传播方向在__________，有疏部和密部。
(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________，纵坐标表示该时刻各个质点离开平衡位置的____。②意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开________的位移。
2．波的干涉(1)现象：形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的________。(2)条件：两列波的____相同、相位差恒定、振动方向相同。3．波的衍射(1)现象：波能够____障碍物或通过孔继续向前传播。(2)发生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比____小或相差不多。
4．多普勒效应(1)现象：观察者感到____发生变化。(2)条件：波源和观察者之间有________(距离发生变化)。(3)实质：波源频率不变，观察者接收到的____发生变化。
1．易错易混辨析(1)在机械波的传播过程中，各质点随波的传播而迁移。(　　)(2)机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同。(　　)(3)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象。(　　)(4)波的传播在时间上有周期性，在空间上也有周期性。(　　)(5)机械波传递的是振动形式、能量和信息。(　　)(6)波的图像描述的是一个质点的位移随时间变化的关系。(　　)
2．(鲁科版选择性必修第一册改编)(多选)下列说法正确的是(　　)A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了B．发生多普勒效应时，观察者接收的频率发生了变化C．多普勒效应是在波源和观察者之间有相对运动时产生的D．当观察者向波源靠近时，观察到波的频率变小
BC　[当波源与观察者之间有相对运动时，会发生多普勒效应，选项C正确；发生多普勒效应时是观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率没有变化，选项A错误，B正确；当观察者向波源靠近时，会观察到波的频率变大，选项D错误。]
3．(人教版选择性必修第一册改编)(多选)如图所示，当波源和障碍物都静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显的衍射。下列措施可能使波发生较为明显的衍射的是(　　)A．增大波源的振动频率B．减小波源的振动频率C．增大障碍物的长度D．减小障碍物的长度
4．(人教版选择性必修第一册改编)(多选)简谐横波某时刻的波形如图所示，P为介质中的一个质点，波沿x轴的正方向传播。以下说法正确的是(　　)A．质点P此时刻的速度沿x轴的正方向B．质点P此时刻的加速度沿y轴的正方向C．再过半个周期时，质点P的位移为负值D．经过一个周期，质点P通过的路程为4a
CD　[波沿x轴正方向传播，由同侧法知，P此刻的速度沿y轴正方向，故A错误；P此刻的位移沿y轴正方向，由－kx＝ma可知，P此刻的加速度沿y轴负方向，故B错误；分析可知，再经过半个周期，质点P的位移为负值，故C正确；由题图可知，质点P的振幅为a，则经过一个周期，质点P通过的路程为4a，故D正确。]
考点深研 · 题型突破
考点1　波的形成、传播与图像1．机械波的传播特点(1)介质中各质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。
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。
角度1　波的形成与传播[典例1]　(多选)(2025·河南卷)贾湖骨笛是河南博物院镇馆之宝之一，被誉为“中华第一笛”。其中一支骨笛可以发出A5、B5、C6、D6、E6等音。已知A5音和D6音所对应的频率分别为880 Hz和1 175 Hz，则(　　)A．在空气中传播时，A5音的波长大于D6音的B．在空气中传播时，A5音的波速小于D6音的C．由空气进入水中，A5音和D6音的频率都变大D．由空气进入水中，A5音的波长改变量大于D6音的
角度2　波的图像[典例3]　(2025·北京卷)质点S沿竖直方向做简谐运动，在绳上形成的波传到质点P时的波形如图所示，则(　　)A．该波为纵波B．质点S开始振动时向上运动C．S、P两质点振动步调完全一致D．经过一个周期，质点S向右运动一个波长距离
教考衔接·人教版选择性必修第一册P66“练习与应用”T3如图所示的是以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形。(1)请判断此机械波的类型。(2)P点从平衡位置刚开始振动时，是朝着哪个方向运动的？
[衔接分析]　上述高考真题与教材练习题在情境上相似，都是考查了机械波的形成与传播、机械波的类型、传播方向与振动方向的关系，不过高考题涉及机械波的周期性、波动本质(传播振动形式，振动质点不随波迁移)等更多知识点，综合度更高，此高考题可以看作是教材习题的拓展延伸。
[典例4]　(多选)(2025·山东青岛一模)如图所示，均匀介质中有一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t＝0时刻质点B位于波谷位置，t1＝0.3 s时刻B第一次回到平衡位置，t2＝0.4 s时刻质点A第一次回到平衡位置。已知A、B的平衡位置间距离为1.1 m。下列说法正确的是(　　)
A．t＝0时质点A向上振动B．该波周期为1.2 sC．该波波长为1.5 mD．该波波速为1 m/s
规律方法：波的传播方向与质点振动方向的互判
考点2　波的图像和振动图像的综合应用1．振动图像与波的图像的比较
2．由两类图像判断波的传播规律的方法(1)首先根据横轴是长度还是时间分清哪一个是波的图像，哪一个是振动图像，注意各个质点振动的周期和振幅相同。(2)从确定的振动图像中可以找出某质点在波的图像中某一时刻的振动方向，根据该质点振动方向确定波的传播方向。
角度1　两类图像信息的应用[典例5]　如图所示，甲为一列简谐横波在某时刻的波形图，乙为x＝2 m处质点从此刻开始计时的振动图像，下列说法正确的是(　　)
角度2　图像的转换[典例6]　(多选)(2025·陕晋青宁卷)一列简谐横波在介质中沿直线传播，其波长大于1 m，a、b为介质中平衡位置相距2 m的两质点，其振动图像如图所示。则t＝0时的波形图可能为(　　)
CD　[A选项中波长小于1 m，A错误；t＝0时刻，b应位于负向最大位移处，B错误；C、D选项图满足波长λ＞1 m，以及t＝0时刻a在平衡位置、b在负向最大位移处，C、D正确。]
规律方法：三步求解波的图像与振动图像综合问题
(2)图像法：在某时刻的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的相遇点是加强点，波峰与波谷的相遇点是减弱点。加强点或减弱点各自连接形成加强线和减弱线，以两波源为中心向外辐射，两种线互相间隔，这就是干涉图样，如图所示。加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间。
2．波的衍射现象是指波能绕过障碍物继续传播的现象，产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长。3．多普勒效应的成因分析(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。
[典例7]　(2025·黑吉辽蒙卷)平衡位置在同一水平面上的两个振动完全相同的点波源，在均匀介质中产生两列波。若波峰用实线表示，波谷用虚线表示，P点位于其最大正位移处，曲线ab上的所有点均为振动减弱点，则下列图中可能满足以上描述的是(　　)
C　[由于P点位于其最大正位移处，所以P点位于波峰与波峰的交点，故B、D错误；由题图可知，两列波分别向左、向上传播，沿左上方将减弱点连线，则连线上的点均为振动减弱点，故A错误，C正确。]
[典例8]　(多选)(2025·浙江1月选考)如图1所示，两波源S1和S2分别位于x＝0与x＝12 m处，以x＝6 m为边界，两侧为不同的均匀介质。t＝0时两波源同时开始振动，其振动图像相同，如图2所示。t＝0.1 s时x＝4 m与x＝6 m两处的质点开始振动。不考虑反射波的影响，则(　　)
波在该点的振动形式正处在平衡位置在向上运动，S2波在该点的振动形式正处在平衡位置向下振动，可知该点的振动减弱，选项C正确；当S2波传到x＝6 m位置时所用时间为0.1 s＝5T，即此时x＝6 m处质点从平衡位置向上振动；此时x＝0处的波源S1也在平衡位置向上振动，即振动方向相同，可知在0