第8章 3 第3讲 机械波(课件PPT)-【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习（粤教版）

本高中物理高考复习课件聚焦机械振动与机械波四大核心考点，涵盖波的形成传播、图像分析、周期性多解问题及干涉衍射多普勒效应等高考必备内容。课件严格对接高考评价体系，精准分析各考点权重，系统归纳波的图像解读、多解问题处理等常考题型，结合微点辨析有效突破质点振动方向判断等易错点，备考针对性与实用性突出。 课件以高考真题训练为核心，精选2024年湖南卷广东卷等典型考题，通过科学思维方法指导如多解问题“特殊到一般”推理、图像综合“三步法”解析，培养学生模型建构与科学论证能力。例如利用“同侧法”突破波的传播方向与质点振动方向互判，助力学生掌握答题技巧提高得分率，为教师提供系统考点梳理与真题解析支持，高效指导高考复习教学。

第3讲 第八章　机械振动与机械波 机械波 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 目 标 要 求 1.知道波的形成条件和传播特点。2.掌握波速、波长和频率的关系，会用波的图像分析问题。3.知道波的叠加原理，理解波的干涉、衍射现象，了解多普勒效应。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 考点1　波的形成和传播　波的图像 考点2　波的周期性和多解问题 内容 索引 温馨提示:点击标题链接相关内容 考点3　波的图像和振动图像的综合应用 考点4　波的干涉、衍射和多普勒效应 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 波的形成和传播　波的图像 考点1 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 5 必|备|知|识 1.机械波 (1)产生条件。 ①有 。 ②有 ，如空气、水、绳子等。 (2)传播特点。 ①传播振动形式、 和信息。 ②质点不 。 ③介质中各质点振动频率、振幅、起振方向都与波源相同。 波源 介质 能量 随波迁移 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 2.机械波的分类。 分类 质点振动方向和波 的传播方向的关系 形状 举例 横波 凹凸相间；有 、 绳波等 纵波 在同一条直线上 疏密相间；有 、 弹簧波、 声波等 垂直 波峰 波谷 疏部 密部 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 3.波长、频率和波速。 (1)波长：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个 质点间的距离，用λ表示。波长由频率和波速共同决定。 ①简谐横波中，相邻两个 (或 )之间的距离等于波长。 ②简谐纵波中，相邻两个 (或 )中心之间的距离等于波长。 (2)频率：波的频率由 决定，等于波源的振动频率。在任何介质中频率不变。 (3)波速：波的传播速度，由介质决定，与波源无关。 (4)波速公式：v=λf=或v=。 相邻 波峰 波谷 疏部 密部 波源 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 4.波的图像。 (1)坐标轴。 ①x轴：各质点 的连线。 ②y轴：沿质点振动方向，表示质点的 。 (2)物理意义：表示介质中各质点在某一时 刻相对各自 的位移。 (3)图像形状：简谐波的图像是 (或余弦) 曲线，如图所示。 平衡位置 位移 平衡位置 正弦 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)在波的传播过程中，介质中的质点沿着波的传播方向移动( ) (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)机械波在介质中的传播速度由介质本身决定，与波的频率无关 ( ) (4)波的图像描述了某一质点在不同时刻的位移( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 关|键|能|力 1.波的图像特点。 (1)质点振动nT(波传播nλ)时，波形不变。 (2)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为nλ(n=1，2，3, …)时，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n+1)(n=0，1，2，3，…)时，它们的振动步调总相反。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 2.波的传播方向与质点的振动方向的判断方法。   内容 图像 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 将波形图沿传播方向进行微小平移，再由x轴上某一位置的两波形曲线上的点来判定   高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例1】　(2024·湖南卷)如图，健身者 在公园以每分钟60次的频率上下抖动长绳 的一端，长绳自右向左呈现波浪状起伏，可近似为单向传播的简谐横波。长绳上A、B两点平衡位置相距6 m，t0时刻A点位于波谷，B点位于波峰，两者之间还有一个波谷。下列说法正确的是( ) A.波长为3 m B.波速为12 m/s C.t0+0.25 s时刻，B点速度为0 D.t0+0.50 s时刻，A点速度为0 考向1 波的形成和传播 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 如图所示，由题意知A、B的平衡位置之间 的距离x=λ=6 m，解得λ=4 m，A项错误； 波源的振动频率为f= Hz=1 Hz，则波速v=λf=4 m/s，B项错误；质点的振动周期T=1 s，0.25 s=，B点在t0+0.25 s时刻运动至平衡位置，位移为0，速度最大，C项错误；0.5 s=，A点在t0+0.50 s时刻运动至波峰，位移最大，速度为0，D项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例2】　(2024·广东卷)一列简谐横 波沿x轴正方向传播。波速为1 m/s，t=0 时的波形如图所示。t=1 s时，x=1.5 m 处的质点相对平衡位置的位移为( ) A.0 B.0.1 m C.-0.1 m D.0.2 m 考向2 波的图像 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 审题指导 序号 信息读取 信息加工 1 t=0时的波形如图所示 从波的图像中可获得波长λ=2 m，振幅A=0.1 m 2 波速为1 m/s 计算周期T= 3 t=1 s时，x=1.5 m处的质点相对平衡位置的位移为 沿波的传播方向x=0.5 m处质点的振动形式传播到x=1.5 m处 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 由题图可知简谐波的波长为λ=2 m，所以周期T==2 s，当t=1 s时, x=1.5 m处的质点运动半个周期到达波峰处，相对平衡位置的位移为0.1 m，B项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【类题演练】　(多选)一列机械波的波 源是坐标轴原点，从t=0时波源开始振 动，t=0.5 s时波形如图，下列说法正确 的有( ) A.在这种介质中波速v=5 m/s B.x=1 m处质点在t=0.3 s时位于波峰 C.波源振动方程y=0.02sin(5πt+π) m D.x=-1 m处质点半个周期内向左平移半个波长 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 由题图可知t=0.5 s时，波传播的距离为x=2.5 m，波的速度为v== m/s=5 m/s，A项正确；由题图可知该波的波长为λ=2 m，所以波的周期为T== s=0.4 s，波传播到x=1 m需要的时间t1== s= 0.2 s，由题图可知该波的起振方向向下，t=0.3 s时x=1 m处质点振动了0.1 s，即T，所以位于波谷，B项错误；根据题中图像可知该波的振动方程为y=Asin=-0.02sin(5πt) m=0.02sin(5πt+π) m, C项正确；质点只是上下振动，不随波左右移动，D项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例3】　(多选)(2024·全国甲卷改编)一列简谐横波沿x轴传播，周期为2 s，t=0时刻的波形曲线如图所示，此时介质中质点b向y轴负方向运动，下列说法正确的是( ) A.该波的波速为1 m/s B.该波沿x轴正方向传播 C.t=0.25 s时质点a和质点c的运动方向相反 D.t=0.5 s时介质中质点a向y轴负方向运动 考向3 波的传播方向与质点振动方向的互判 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 由题图可知波长为λ=2 m，波速v== m/s=1 m/s，A项正确；此时介质中质点b向y轴负方向运动，根据波形平移法可知，该波沿x轴负方向传播，B项错误；由于质点a和质点c之间平衡位置间距离为半个波长，则质点a和质点c的振动完全相反，C项正确；t=0时刻质点a处于波峰位置，t=0.5 s时，质点a刚好经过平衡位置向y轴负方向运动，D项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 波的周期性和多解问题 考点2 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 22 关|键|能|力 1.波动问题多解的主要因素。 (1)周期性。 ①时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确。 ②空间周期性：波传播的距离Δx与波长λ的关系不明确。 (2)双向性。 ①传播方向双向性：波的传播方向不确定。 ②振动方向双向性：质点振动方向不确定。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 2.解决波的多解问题的思路。 一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δt或Δx，若此关系为时间，则t=nT+Δt(n=0，1，2，…)；若此关系为距离，则x=nλ+Δx(n=0，1，2，…)。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例4】　(多选)如图所示，一简谐横波沿x轴向正方向传播，轴上M、N两点相距21 m，t=0时M点在平衡位置且向y轴负方向运动，N点为波谷；t=0.5 s时M点为波谷，则该波的( ) A.波长可能是16.8 m B.周期可能是0.4 s C.波速可能是6 m/s D.波速可能是5 m/s 考向1 波的周期性形成多解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 t=0时M点在平衡位置且向y轴负方向运动，N点为波谷，故21 m= λ(n=0，1，2，…)，当λ=16.8 m时，解得n=0.5，A项错误; t=0.5 s时M点为波谷，故0.5 s=T(m=0，1，2，…)，当T=0.4 s时，解得m=1，B项正确；波速v== m/s，当m=0，n=1时v=6 m/s，不管m，n如何取值，v均不等于5 m/s，C项正确，D项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例5】　一列机械波在某一时刻的波形如实线所示，经过Δt时间的波形如虚线所示，已知波的传播速率为1 m/s，则下列四个数据中Δt不可能的值为( )   A.1 s B.8 s C.11 s D.15 s 考向2 波传播的双向性形成多解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 波的周期T== s=4 s，若波向右传播，Δt=nT+=(4n+1) s，当n=0时Δt=1 s；若波向左传播，Δt=nT+=(4n+3) s，当n=2时Δt=11 s，当n=3时Δt=15 s，则Δt不可能的值为8 s，B项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 波的图像和振动图像的综合应用 考点3 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 29 关|键|能|力 　振动图像和波的图像的比较。 比较项目 振动图像 波的图像 研究对象 一个质点 波传播方向上的所有质点 研究内容 某质点位移随时间的变化规律 某时刻所有质点在空间分布的规律 图像   正(余)弦曲线   正(余)弦曲线 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 横坐标 表示时间 表示各质点的平衡位置 物理意义 某质点在各时刻的位移 某时刻各质点的位移 振动方向 的判断   (看下一时刻的位移)   (将波沿传播方向平移) Δt后的图形 随时间推移，图像延续，但已有形状不变 随时间推移，图像沿波的传播方向平移，原有波形做周期性变化 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 联系 (1)纵坐标均表示质点的位移； (2)纵坐标的最大值均表示振幅； (3)波在传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，每一个质点都有自己的振动图像 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例6】　(多选)(2022·山东卷)一列简谐横波沿x轴传播，平衡位置位于坐标原点O的质点振动图像如图所示。当t=7 s时，简谐波的波动图像可能正确的是( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 由O点的振动图像可知，周期为T=12 s，设原点处的质点的振动方程为y=Asin，则10=20sin φ，解得φ=。在t=7 s时刻y7=20sin=-10 cm≈-17.3 cm，因7 s=T+T，则在t= 7 s时刻质点在y轴负向向下振动，根据“同侧法”可判断若波向右传播，则波形为C项所示；若波向左传播，则波形为A项所示，A、C两项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例7】　(多选)图甲为一列简谐横波在t=2 s时波的图像，Q为x= 4 m的质点，P为x=11 m的质点。图乙为质点P的振动图像。下列说法正确的是( ) A.此波沿x轴负方向传播 B.t=2 s时，Q点的位移为 cm C.t= s时，Q点到达正的最大位移处 D.质点P的振动方程为y=-2sin(0.5πt) cm 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 由题图乙知，在t=2 s时质点P沿y轴正方向运动，根据上下坡法可知此波沿x轴负方向传播，A项正确；由题图甲知，波长λ=12 m，由题图乙知，周期T=4 s，所以波速v==3 m/s。在t=2 s时，x=14 m处的质点处在正向最大位移处，当该点的振动形式传播到Q点时, Q点到达波峰，需要时间Δt== s= s，所以t= s时，Q点到 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 达正的最大位移处，C项错误；从t=2 s时刻再经过Δt'= s=，Q点第一次回到平衡位置，所以t=2 s时，Q点的位移为Asin= 1 cm，B项错误；圆频率ω==0.5π rad/s，质点P的振动方程为y= -2sin(0.5πt) cm，D项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 三步求解波的图像与振动图像综合问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 波的干涉、衍射和多普勒效应 考点4 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 39 必|备|知|识 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：障碍物或孔的尺寸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 波能够绕过障碍物或孔继续向前传播 相同 干涉图样 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 2.多普勒效应。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)两列机械波在介质中相遇，一定产生干涉现象( ) (2)两列波发生干涉时，加强区的质点振幅变大，质点一直处于位移最大处( ) (3)一切波都能发生衍射现象( ) (4)发生多普勒效应时，波源的振动频率没有发生变化( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 关|键|能|力 波的干涉现象中加强点和减弱点的判断方法。 (1)图样法：波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减弱点。各加强点或减弱点各自连接而成以两波源为中心向外辐射的连线，形成加强线或减弱线，两种线互相间隔，这就是干涉图样，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)公式法：当两个相干波源的振动步调一致时，到两个波源的距离之差Δx=nλ(n=0，1，2，…)处是加强区；Δx=(2n+1)(n=0，1，2，…)处是减弱区。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例8】　如图所示，置于管口T前 的声源发出一列单一频率声波，分成 两列强度不同的声波分别沿A、B两管 传播到出口O。先调节A、B两管等长， O处探测到声波强度为400个单位，然后将A管拉长d=15 cm，在O处第一次探测到声波强度最小，其强度为100个单位。已知声波强度与声波振幅平方成正比，不计声波在管道中传播的能量损失，则( ) 考向1 波的干涉 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 A.声波的波长λ=15 cm B.声波的波长λ=30 cm C.两声波的振幅之比为3∶1 D.两声波的振幅之比为2∶1 分析可知A、B两管等长时，声波的振动加强，将A管拉长d=15 cm后，两声波在O点减弱，根据题意设声波加强时振幅为20，声波减弱时振幅为10，则A1+A2=20，A1-A2=10可得两声波的振幅之比=，C项正确，D项错误；根据振动减弱的条件可得=2d，解得λ=60 cm，A、B两项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例9】　(多选)图中S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水面没有振动，为使A处水面也能发生振动，可采用的方法是( ) A.使波源的频率增大 B.使波源的频率减小 C.移动N使狭缝的间距增大 D.移动N使狭缝的间距减小 考向2 波的衍射 使狭缝满足明显衍射的条件即可，或将孔变小，或将波长变大，B、D两项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例10】　(多选)在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有 ( ) A.雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声 B.超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化 C.观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低 D.同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同 考向3 多普勒效应 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 先看到闪电后听到雷声是因为声音的传播速度比光的传播速度慢, A项错误；超声波与血液中的血小板等细胞发生反射时，由于血小板的运动会使得反射声波的频率发生变化，是多普勒效应，B项正确；列车和人的位置相对变化了，所以听到的声音频率发生了变化，是多普勒效应，C项正确；同一声源发出的声波，在空气和水中的传播速度不同，是声速与介质有关，不是多普勒效应, D项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 把握高考微点，实现素能提升 完成——微练43 本部分内容讲解结束 $$