2025版新教材高中物理第3章機(jī)械波章末小結(jié)新人教版選擇性必修第一冊(cè)

章末小結(jié)一、對(duì)波的圖像的理解1．圖像的物理意義波的圖像是表示波的傳播方向上的各質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻相對(duì)平衡位置的位移狀況的圖像。2．由圖像獲得的信息應(yīng)用波動(dòng)圖像解題時(shí)，關(guān)鍵要理解波的形成和傳播過程、波的傳播方向的雙向性、波動(dòng)圖像的重復(fù)性。要明確由波的圖像可獲得的以下信息：(1)該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移。(2)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅A。(3)波長λ。(4)若知道波速v的方向，可知各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向。如圖中，設(shè)波速向右，則1、4質(zhì)點(diǎn)沿－y方向運(yùn)動(dòng)，2、3質(zhì)點(diǎn)沿＋y方向運(yùn)動(dòng)。(5)若知道該時(shí)刻某質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向，可推斷波的傳播方向。如圖中，設(shè)質(zhì)點(diǎn)4向上運(yùn)動(dòng)，則該波向左傳播。(6)若已知波速v的大小，可求頻率f及周期T:f＝eq\f(1,T)＝eq\f(v,λ)。(7)若已知f或T，可求v的大?。簐＝λf＝eq\f(λ,T)。(8)若已知波速v的大小和方向，可畫出后一時(shí)刻的波形圖：波在勻整介質(zhì)中做勻速運(yùn)動(dòng)，在時(shí)間Δt內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)形式沿波速方向傳播Δx＝vΔt，即把原波形圖沿波的傳播方向平移Δx，每過一個(gè)周期T，波向前傳播一個(gè)波長λ的距離，波形復(fù)原一次。3．波的圖像與振動(dòng)圖像相聯(lián)系的問題處理波的圖像和振動(dòng)圖像問題時(shí)可按如下步驟來分析：(1)先看兩軸。由兩軸確定圖像種類。(2)讀取干脆信息。從振動(dòng)圖像上可干脆讀取周期和振幅；從波的圖像上可干脆讀取波長和振幅。(3)讀取間接信息。利用振動(dòng)圖像可確定某一質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的振動(dòng)方向；利用波的圖像可進(jìn)行波傳播方向與某一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判。(4)利用波速關(guān)系式。波長、波速、周期、頻率間確定滿足v＝eq\f(λ,T)＝λf。1．某橫波在介質(zhì)中沿x軸傳播，如圖甲為t＝0.25s時(shí)的波形圖，圖乙為質(zhì)點(diǎn)P(x＝1.5m處的質(zhì)點(diǎn))的振動(dòng)圖像，下列說法正確的是(C)A．該波向左傳播，速度為2m/sB．質(zhì)點(diǎn)L與質(zhì)點(diǎn)N的運(yùn)動(dòng)方向總是相同C．t＝0.75s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)M處于平衡位置，并正在往正方向運(yùn)動(dòng)D．t＝1.25s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)K向右運(yùn)動(dòng)了2m解析：由題圖乙知，t＝0.25s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的位移在增大，結(jié)合圖甲知，該波向右傳播。因波長為4m，周期為2s，則波速為2m/s，A錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)L與質(zhì)點(diǎn)N相距半個(gè)波長，運(yùn)動(dòng)方向總是相反，B錯(cuò)誤；t＝0.75s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)M處于平衡位置，并正在向正方向運(yùn)動(dòng)，C正確；質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，D錯(cuò)誤。二、波動(dòng)問題的周期性及多解性機(jī)械波在傳播過程中在時(shí)間和空間上的周期性、傳播方向上的雙向性、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的不確定性等都是形成波動(dòng)習(xí)題多解的緣由。1．波動(dòng)圖像的周期性形成多解機(jī)械波在一個(gè)周期內(nèi)不同時(shí)刻圖像的形態(tài)是不同的，但在相隔時(shí)間為周期整數(shù)倍的不同時(shí)刻圖像的形態(tài)則是相同的，機(jī)械波的這種周期性必定導(dǎo)致波的傳播距離、時(shí)間和速度等物理量有多值與之對(duì)應(yīng)，即這三個(gè)物理量可分別表示為：s＝nλ＋Δst＝nT＋Δtv＝eq\f(s,t)＝eq\f(nλ＋Δs,nT＋Δt)，其中n＝0,1,2，…2.波的傳播方向的雙向性形成多解在一維條件下，機(jī)械波既可以向x軸正方向傳播，又可以向x軸負(fù)方向傳播，這就是波傳播的雙向性。3．波形的隱含性形成多解許多波動(dòng)習(xí)題往往只給出完整波形的一部分，或給出了幾個(gè)特殊點(diǎn)，而其余部分處于隱含狀態(tài)。這樣，一道習(xí)題就有多個(gè)圖形與之對(duì)應(yīng)，從而形成多解。2．如圖所示，實(shí)線是一列簡諧橫波在t1＝0時(shí)刻的波形，虛線是這列波在t2＝0.5s時(shí)刻的波形。(1)寫出這列波的波速表達(dá)式；(2)若波速大小為74m/s，波速方向如何？解析：(1)由圖像可知λ＝8m當(dāng)波向右傳播時(shí)，波傳播的距離s＝nλ＋eq\f(3,8)λ＝(8n＋3)m(n＝0,1,2，…)波速v＝eq\f(s,Δt)＝eq\f(8n＋3,0.5)m/s＝(16n＋6)m/s(n＝0,1,2，…)；當(dāng)波向左傳播時(shí)，波傳播的距離s′＝nλ＋eq\f(5,8)λ＝(8n＋5)m(n＝0,1,2，…)波速v＝eq\f(s′,Δt)＝eq\f(8n＋5,0.5)m/s＝(16n＋10)m/s(n＝0,1,2，…)。(2)若波速大小為74m/s，在Δt＝t2－t1時(shí)間內(nèi)波傳播的距離為s″＝v·Δt＝74×0.5m＝37m。因?yàn)?7m＝4λ＋eq\f(5,8)λ，所以波向左傳播。答案：(1)向右傳播，v＝(16n＋6)m/s(n＝0,1,2，…)向左傳播，v＝(16n＋10)m/s(n＝0,1,2，…)(2)向左傳播三、波的特有現(xiàn)象1．波的衍射當(dāng)波傳播過程中遇到障礙物時(shí)，它將繞過障礙物，傳播到障礙物的后面去。發(fā)生明顯衍射的條件是：障礙物或孔的尺寸跟波長差不多，或者比波長更小。2．波的疊加幾列由不同波源產(chǎn)生的波，當(dāng)它們?cè)谕唤橘|(zhì)里傳播時(shí)，無論它們是否相遇，都將保持其原有的特性，不受其他波的影響，并依據(jù)自己原來的方向向前傳播，因此，在相遇處各質(zhì)點(diǎn)的位移等于各個(gè)波單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)所引起的位移的矢量和。這一被試驗(yàn)和理論所證明的規(guī)律叫波的疊加原理，它是探討波的干涉的基礎(chǔ)。疊加原理適用于一切波。3．波的干涉當(dāng)兩列波頻率相等，波源振動(dòng)的相位差保持恒定，那么就會(huì)出現(xiàn)干涉現(xiàn)象——振動(dòng)加強(qiáng)與減弱的區(qū)域相互間隔，且加強(qiáng)區(qū)域始終加強(qiáng)，減弱區(qū)域始終減弱。3．(多選)如圖所示為兩個(gè)完全相同的波源在介質(zhì)中形成的波相疊加而發(fā)生的干涉的示意圖，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，則以下說法正確的是(BC)A．A點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，經(jīng)過半個(gè)周期，這一點(diǎn)振動(dòng)減弱B．B點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)，經(jīng)過半個(gè)周期，這一點(diǎn)振動(dòng)仍減弱C．C點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，經(jīng)過半個(gè)周期，這一點(diǎn)振動(dòng)仍加強(qiáng)D．D點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)，經(jīng)過半個(gè)周期，這一點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)解析：A點(diǎn)是波峰和波峰疊加，為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，且始終振動(dòng)加強(qiáng)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B點(diǎn)是波峰和波谷疊加，為振動(dòng)減弱點(diǎn)，且始終振動(dòng)減弱，故選項(xiàng)B正確；C點(diǎn)處于振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)，振動(dòng)始終加強(qiáng)，故選項(xiàng)C正確；D點(diǎn)為波峰與波谷疊加，為振動(dòng)減弱點(diǎn)，且始終振動(dòng)減弱，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4．多普勒效應(yīng)當(dāng)波源與視察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，視察者會(huì)感覺到波的頻率與兩者相對(duì)靜止時(shí)不同。4．(多選)(2024·浙江省嘉興市高二第一學(xué)期期末)關(guān)于下列圖片中的物理現(xiàn)象，描述正確的是(BCD)A．甲圖，水波由深水區(qū)傳播至淺水區(qū)，傳播方向變更，屬于波的反射現(xiàn)象B．乙圖，水波穿過障礙物的小孔后，能傳播至兩側(cè)區(qū)域，屬于波的衍射現(xiàn)象C．丙圖，兩列同頻率的水波在空間疊加，部分區(qū)域振動(dòng)加強(qiáng)，屬于波的干涉現(xiàn)象D．丁圖，竹竿舉起蜂鳴器快速轉(zhuǎn)動(dòng)，聽到蜂鳴器頻率發(fā)生變更，屬于波的多普勒效應(yīng)解析：水波從深水區(qū)傳到淺水區(qū)變