第三章 机械波 章末素养提升(Word教参)-【步步高】2024-2025学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（粤教版）

该高中物理讲义通过表格系统梳理机械波单元知识，涵盖物理观念（机械波形成条件、描述量、现象）、科学思维（图像法、模型法）等核心内容，以框架化呈现知识脉络，突出波长、波速、频率关系及振动与波的图像互判等重难点。 讲义亮点在于例题设计紧扣核心素养，如例1分析干涉、衍射等现象培养物理观念，例2结合波形图用图像法求波速提升科学思维。分层例题覆盖基础理解与综合应用，帮助不同学生掌握波的传播方向与质点振动方向互判等方法，支持教师精准实施单元复习教学。

章末素养提升 物理观念 机械波 (1)形成条件：波源、介质，二者缺一不可 (2)特点：传播振动形式、传递能量和信息，质点不会随波迁移 (3)波与振动的关系：有机械振动不一定有机械波，有机械波必有机械振动 (4)分类：按机械波传播方向和振动方向的关系分为横波和纵波 描述波的物理量 (1)波长λ：一个周期传播的距离 (2)频率f(周期T)：由波源决定 (3)波速v：由介质决定 (4)关系：v＝ λf 或v＝ 波的一些现象 波的反射、波的折射、波的衍射、波的叠加、波的干涉、多普勒效应 科学思维 图像法 1.振动图像： (1)意义：横坐标表示质点运动的时间，纵坐标表示某一质点在各个时刻偏离平衡位置的位移 (2)图像信息：周期T、该质点的振幅A、对应时刻质点的位移x等 2.波的图像： (1)意义：横坐标表示波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移 (2)图像信息：波长λ、各质点的振幅A、各质点的位移x等 (3)波的传播方向和各质点的振动方向互判 模型法 横波和纵波模型 波的反射和折射模型 多普勒效应模型 科学探究 能观察并探究有关机械波的实验现象，提出并较准确表述可探究的物理问题；能自主观察一些与机械波相关的实验现象，收集证据，形成结论；能用与机械波相关的物理知识解释所观察的现象；能与他人协作，共同探究感兴趣的物理问题。 科学态度 能认识物理研究是对自然现象进行抽象的创造性工作；有自主学习物理、探索身边的物理问题的兴趣；能关注本地区的一些科学普及活动。 例1　根据所学物理知识，分析下列现象，这些物理现象分别属于(　　) A．干涉、衍射、共振、多普勒效应 B．干涉、多普勒效应、共振、衍涉 C．衍射、多普勒效应、共振、干涉 D．反射、共振、折射、多普勒效应 答案　A 解析　两列水波相遇产生稳定的图样属于波的干涉现象；《红楼梦》中王熙凤出场闻其声不见其人属于波的衍射现象；“狮吼功”吼破玻璃杯属于共振现象；鸣笛的救护车迎面而来，我们听到笛声音调变高属于多普勒效应。故选A。 例2　(2022·北京卷)在如图所示的xOy坐标系中，一条弹性绳沿x轴放置，图中小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为a。t＝0时，x＝0处的质点P0开始沿y轴做周期为T、振幅为A的简谐运动。t＝T时的波形如图所示。下列说法正确的是(　　) A．t＝0时，质点P0沿y轴负方向运动 B．t＝T时，质点P4的速度最大 C．t＝T时，质点P3和P5相位相同 D．该列绳波的波速为 答案　D 解析　由t＝T时的波形图可知，波刚好传到质点P6，根据“上下坡法”可知此时，质点P6沿y轴正方向运动，波源起振的方向也沿y轴正方向，故t＝0时，质点P0沿y轴正方向运动，故A错误；由题图可知，在t＝T时质点P4处于正的最大位移处，故速度为零，故B错误；由题图可知，在t＝T时，质点P3沿y轴负方向运动，质点P5沿y轴正方向运动，故两个质点的相位不相同，故C错误；由题图可知＝2a，解得λ＝8a，故该列绳波的波速为v＝＝，故D正确。 例3　(多选)(2024·梅州市高二期末)有一列沿x轴传播的简谐横波，在某一时刻它的波形图如图甲所示，M和N是这列简谐横波上的两个质点，从该时刻起某同学记录下了质点N在一段时间内的振动图像，如图乙所示。则下列说法正确的是(　　) A．图甲所示时刻M和N两质点的速度都为零 B．该列简谐横波正以1.0 m/s的速度沿x轴负方向传播 C．t＝2 s时质点M距离平衡位置最远，其加速度最大，加速度方向沿y轴正方向 D．该波在传播过程中若遇到直径d＝7 m的圆形障碍物，能发生明显衍射现象 答案　BCD 解析　题图甲所示时刻M和N两质点都在各自振动的平衡位置，此时的速度都为最大，A错误；由题图甲可知，该波的波长为λ＝8 m，由题图乙可知该波的周期为T＝8 s，则该波的波速为v＝＝ m/s＝1 m/s，由图乙可知，质点N在t＝0时刻向y轴的正方向振动，由上下坡法知，该简谐横波沿x轴负方向传播，B正确；在t＝0时刻，质点M从平衡位置向y轴的负方向振动，该波的周期为8 s，因此t＝2 s时质点M距离平衡位置最远，在y轴负方向的最大位移处，则其加速度最大，加速度方向沿y轴正方向，C正确；波传播时遇到障碍物尺寸与波长相差不多，或者比波长更小时会发生明显的衍射现象，因此该波在传播过程中若遇到直径d＝7 m的圆形障碍物，能发生明显衍射现象，D正确。 例4　(2023·海南卷)下面两图分别是一列机械波在传播方向上相距6 m的两个质点P、Q的振动图像，下列说法正确的是(　　) 　 A．该波的周期是5 s B．该波的波速是3 m/s C．4 s时P质点向上振动 D．4 s时Q质点向上振动 答案　C 解析　由两个质点的振动图像可知，该波的周期是4 s，A错误；4 s时，P质点向上振动，Q质点向下振动，C正确，D错误；两个质点振动步调相反，可知两质点间距离等于(n＋)λ(n＝0,1,2，…)，只有当n＝0时，λ＝6 m，λ＝12 m，v＝＝3 m/s，n≥1时，v≠3 m/s，B错误。 例5　(2023·武汉市高二期中)如图所示，S1、S2是水面上两个振动情况完全相同的波源，其振动方向为竖直方向，S1、S2发出的波在水面上形成稳定的干涉图样，且波长均为2 cm。P是水面上的一点，且S1、S2、P三点刚好构成一个直角三角形，S1、S2两点之间的距离为6 cm，∠S1PS2＝53°。下列说法中正确的是(　　) A．S1S2连线中点始终处于最大位移 B．S1P连线上(不包含S1点)共有2个振动加强点 C．S1S2连线上(不包含S1、S2两点)共有3个振动加强点 D．P点是振动减弱点 答案　D 解析　S1S2连线中点是振动加强点，其在自己的平衡位置附近做简谐运动，不是始终处于最大位移处，故A错误；由几何关系可知，S1P＝＝4.5 cm S2P＝＝7.5 cm 则两列波到P点的波程差为Δx＝S2P－S1P＝3 cm＝3·，所以P点是振动减弱点，故D正确； 因为两列波振动情况完全相同，则当波程差等于半波长的偶数倍时，该点为振动加强点，所以S1S2连线上(不包含S1、S2两点)共有5个振动加强点，分别在距离S1为1 cm、2 cm、3 cm、4 cm、5 cm的位置，故C错误； 设Q在S1P连线上。因为两列波振动情况完全相同，则当波程差等于半波长的偶数倍时，即满足 Δx＝QS2－QS1＝2n·(n＝0,1,2…) (QS2)2＝(QS1)2＋(S1S2)2，所以S1P连线上(不包含S1点)只有1个振动加强点，在距离S1为2.5 cm的位置，故B错误。 学科网（北京）股份有限公司 $