第3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（鲁科版）

该高中物理讲义以新课标核心素养为框架，通过表格系统梳理机械波单元知识体系，涵盖物理观念（机械波形成条件、特点及分类，描述量波长、频率、波速及关系，波的反射等现象）、科学思维（图像法区分振动与波的图像及传播方向互判，模型法构建横纵波等模型），清晰呈现知识脉络与内在联系。 讲义亮点在于例题设计兼顾基础与综合，如例1、2辨析机械波形成条件、多普勒效应等现象巩固物理观念，例3-5通过波的图像分析（传播方向与质点振动方向互判、波形图对比）培养科学思维（模型建构、科学推理），助力不同层次学生提升，教师可据此实施精准复习教学。

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 波的反射和波的折射模型 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 与责任 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　(2023·洛阳市高二期中)以下对机械波的认识正确的是(　　) A．简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全相同 B．形成机械波一定要有波源和介质 C．横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移 D．在一个周期内质点运动的路程是一个波长 答案　B 解析　振源做简谐运动形成的波中，相位相差一个周期的质点的运动情况完全相同，其他质点振动步调不一致，故A错误；形成机械波一定要有波源和介质，故B正确；波是传播的振动这种形式，质点不随波迁移，故C错误；在一个周期内质点运动的路程是4个振幅，故D错误。 例2　(2023·北京市第二十中学高二期末)分析下列所描述的四个物理现象： ①听到迎面而来越来越尖锐的汽笛声 ②水塘中的水波能绕过障碍物继续传播 ③夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝 ④围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音 这些现象分别是波的(　　) A．多普勒效应、反射现象、衍射现象、干涉现象 B．多普勒效应、衍射现象、反射现象、干涉现象 C．干涉现象、衍射现象、多普勒效应、折射现象 D．多普勒效应、反射现象、干涉现象、衍射现象 答案　B 解析　①听到迎面而来越来越尖锐的汽笛声是多普勒效应；②水塘中的水波能绕过障碍物继续传播是衍射现象；③夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝是反射现象；④围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是干涉现象。故B正确，A、C、D错误。 例3　如图所示，a、b、c、d是一简谐横波上的质点，某时刻a、d位于平衡位置且相距为9 m，c在波谷，该波的波速为2 m/s。若此时a经平衡位置向上振动，则(　　) A．此波向右传播 B．b点振动周期为3 s C．c点运动速度大小为2 m/s D．此波在a、d两点之间传播需3 s 答案　B 解析　此时a经平衡位置向上振动，根据“上下坡法”可知，波是向左传播的，故A错误；由题图可知，这列波的波长为λ＝xad＝6 m，波的周期为T＝＝3 s，故B正确；c点在波谷，所以此时c点运动速度大小为0，故C错误；此波在a、d两点之间传播所需时间t＝＝4.5 s，故D错误。 例4　(2023·三明市高二期中)图甲为一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为xa＝2 m和xb＝6 m，图乙为质点a从该时刻开始计时的振动图像，下列说法正确的是(　　) A．该波沿x轴负方向传播，波速为1 m/s B．甲图中，在t＝2 s时质点a坐标变为(4,0) C．质点a在任意的2 s内所走的路程都为2 m D．在t＝3 s时质点b的速度沿y轴正方向，且在增大 答案　D 解析　由题图乙可知，t＝0时刻，质点a向上振动，结合题图甲，由同侧法可得，该波沿x轴正方向传播，波长为8 m，周期为8 s，则波速为v＝＝1 m/s，故A错误；质点不随波传播，只是上下振动，则质点a的横坐标不可能变化，故B错误；质点a从平衡位置开始运动经过t＝2 s＝T，路程为s＝A＝0.5 m，故C错误；波沿x轴正方向传播，在t＝3 s时，x＝3 m处质点的振动形式传播到质点b，由题图甲可知，t＝0时，x＝3 m处质点向上振动，且速度在增大，则在t＝3 s时质点b的速度沿y轴正方向，且在增大，故D正确。 例5　简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，波速为v。若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点a、b相距为s，a、b之间只存在一个波谷，则从该时刻起，下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是(　　) 答案　D 解析　A选项中波长λ1＝2s，周期T1＝，质点a此时刻沿y轴正方向振动，经T1第一次到达波谷，用时t1＝T1＝，故A错误；B选项中波长λ2＝s，周期T2＝，质点a此时刻沿y轴负方向振动，经第一次到达波谷，用时t2＝T2＝，故B错误；C选项中波长λ3＝s，周期T3＝，质点a此时刻沿y轴正方向振动，经第一次到达波谷，用时t3＝T3＝，故C错误；D选项中波长λ4＝s，周期T4＝，质点a此时刻沿y轴负方向振动，经T4第一次到达波谷，用时t4＝T4＝，故D正确。 例6　如图所示，实线为一列简谐横波在某一时刻的波形图，经过t＝0.3 s后，其波形图如图中虚线所示。若该波的周期T大于0.3 s，且波是沿x轴负方向传播的，求： (1)该波传播速度大小v1和周期T1； (2)若该波的周期T小于0.3 s，且波是沿x轴正方向传播的，求该波的周期T2。 答案　(1)0.17 m/s　1.2 s　(2) s(n＝1,2,3…) 解析　(1)若波沿x轴负方向传播，波形移动了x1＝5 cm， 由此可得v1＝ 代入数据解得v1≈0.17 m/s 由T1＝ 代入数据解得T1＝1.2 s (2)若波沿x轴正方向传播，波形移动了x2＝(20n＋15) cm(n＝1,2,3…) 由此可求出波速和周期v2＝＝ 由T2＝ 代入数据解得T2＝ s(n＝1,2,3…)。 学科网（北京）股份有限公司 $