章末整合提升3 机械波（课件PPT）-【精讲精练】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册（人教版）江苏专版

本高中物理课件系统梳理机械波单元核心知识，涵盖介质、横纵波等基本概念，振动形式传播、干涉中加强减弱等规律，以及波长频率波速关系（λf），通过知识框架图构建“概念-规律-应用”的逻辑网络，助力学生形成完整物理观念。 资料亮点在于融合科学思维与科学探究，如通过“超声波检测原理示意图”及波形图分析，引导学生运用机械波反射规律推断缺陷位置，培养模型建构与科学推理能力。综合应用环节针对性强，助力学生巩固知识，教师可精准开展分层复习教学。

章 末 整 合 提 升 第三章　机械波 第三章　机械波 1 介质 不 不一定 横波 纵波 λf 第三章　机械波 1 振动形式 平衡 偏离 第三章　机械波 1 矢量和 相同 加强 减弱 相对运动 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 第三章　机械波 1 谢谢观看 第三章　机械波 1 机械波 eq \f(λ,T) 机械波 机械波 一、对波的图像的理解(物理观念) 从波的图像中可以看出： (1)波长λ。 (2)振幅A。 (3)该时刻各质点偏离平衡位置的位移情况。 (4)如果波的传播方向已知，可判断各质点在该时刻的振动方向以及下一时刻的波形。 (5)如果波的传播速度大小已知，可利用图像所得的相关信息进一步求得各质点振动的周期和频率：T＝，f＝。 　如图所示的横波正在沿x轴正方向传播，波速为0.5 m/s。请回答下列问题： (1)质点P此时速度方向如何？加速度方向如何？ (2)质点K和P哪个先回到平衡位置？ (3)经过半个周期，质点L的位移和路程分别等于多少？波传播的距离是多少？ (4)请画出此波经过1 s后的波形曲线。 [解析]　(1)由于波沿x轴正方向传播，可判断质点P向上振动，即质点P速度方向向上；加速度方向与位移方向相反，指向y轴负方向。 (2)质点P向上振动，回到平衡位置的时间大于，而质点K经回到平衡位置，故质点K先回到平衡位置。 (3)质点L经过半个周期，回到平衡位置，位移为0；路程为2A＝ 0.2 m。波传播的距离为λ＝1.0 m。 (4)T＝＝ s＝4 s，而Δt＝1 s＝，在内波传播，经后的波形如图中虚线所示。 [答案]　见解析 1．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图所示，介质中质点P、Q分别位于x＝2 m、x＝4 m处。从t＝0时刻开始计时，当t＝15 s时质点Q刚好第4次到达波峰。 (1)求波速。 (2)写出质点P做简谐运动的表达式(不要求推导过程)。 解析　(1)设简谐横波的波速为v，波长为λ，周期为T，由图像知λ＝4 m。由题意得t＝3T＋T，v＝，联立代入数据得v＝1 m/s。 (2)质点P做简谐运动的表达式为x＝0.2sin (0.5πt)m。 答案　(1)1 m/s　(2)x＝0.2sin (0.5πt)m 二、波的图像与振动图像的区别和联系(科学思维) 面对波的图像和振动图像问题时可按如下步骤来分析： 1．先看两轴。由两轴确定图像种类。 2．读取直接信息。从振动图像上可直接读取周期和振幅；从波的图像上可直接读取波长和振幅。 3．读取间接信息。利用振动图像可确定某一质点在某一时刻的振动方向；利用波的图像可进行波传播方向与某一质点振动方向的互判。 4．利用波速关系式。波长、波速、周期、频率间一定满足v＝＝λf。 　渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在t＝0时的波动图像如图1所示，图2为质点P的振动图像，则(　　) A．该波的波速度为1.5 m/s B．该波沿x轴负方向传播 C．0～1 s时间内，质点P沿x轴运动了1.5 m D．0～1 s时间内，质点P运动的路程为2 m [解析]　由题图1可知，该波的波长λ＝1.5×10-2 m。由题图2可知周期T＝1×10-5 s，则该波长的波速v＝＝ m/s＝1.5×103 m/s，A错误；由题图2可得，在t＝0时刻，质点P沿y轴正方向振动，由波形的平移方式可知该波沿x轴正方向传播，B错误；质点P只在平衡位置上下振动，不沿x轴运动，C错误；质点P的振幅是5×10-6 m，在0～1 s时间内共振动了＝105个周期，运动的路程是s＝4×5×10-6×105 m＝2 m，D正确。 [答案]　D 2．一列简谐横波，在t＝0.6 s时刻的图像如图甲所示，波上A质点的振动图像如图乙所示，则以下说法不正确的是(　　) A．这列波沿x轴正方向传播 B．这列波的波速是 m/s C．从t＝0.6 s开始，质点P比质点Q晚0.4 s回到平衡位置 D．从t＝0.6 s开始，紧接着Δt＝0.6 s时间内，A质点通过的路程是4 m 解析　由题图乙可知，t＝0.6 s时A点的振动是向下的，因此可判断这列波是向x轴正方向传播的，选项A正确;由题图甲可知，该波的波长为20 m，由题图乙可知，该波的周期为1.2 s，可得该波的波速为 m/s，选项B正确；由波上各质点振动情况可知，P点向上振动，应该先回到平衡位置，选项C错误；0.6 s的时间为半个周期，因此质点振动路程为4 m，选项D正确。 答案　C 三、波动问题的多解性(科学思维) 波动问题出现多解性的原因： 1．空间周期性：波在均匀介质中传播时，传播的距离Δx＝nλ＋x0(n＝0，1，2…)，式中λ为波长，x0表示传播距离中除去波长的整数倍部分后余下的那段距离。 2．时间周期性：波在均匀介质中传播的时间Δt＝nT＋t0(n＝0，1，2…)，式中T表示波的周期，t0表示总时间中除去周期的整数倍部分后余下的那段时间。 3．传播方向的双向性：我们解决的都是仅限于波在一条直线上传播的情况，即有沿x轴正方向或负方向传播的可能。 4．介质中质点间距离与波长的关系的不确定性：已知两质点平衡位置间的距离及某一时刻它们所在的位置，由于波的空间周期性，则两质点存在着多种可能波形。做这类题目时，可根据题意，在两质点间先画出最简波形，然后再做一般分析，从而写出两质点间的距离与波长关系的通式。 　如图所示，实线是某时刻的波形图线，虚线是0.2 s后的波形图线。 (1)若波向左传播，求它传播的距离及最小距离； (2)若波向右传播，求它的周期及最大周期； (3)若波速为35 m/s，求波的传播方向。 [解析]　(1)由题图知，λ＝4 m，若波向左传播，传播的距离的可能值为Δx＝nλ＋λ＝λ m＝(4n＋3)m(n＝0，1，2，…) 最小距离为Δxmin＝3 m。 (2)若波向右传播，Δx＝nλ＋λ＝ λm(n＝0，1，2，…)，所用时间为Δt＝T＝0.2 s，故T＝ s(n＝0，1，2，…)，所以Tmax＝0.8 s。 (3)Δx＝v·Δt＝35×0.2 m＝7 m＝ m，所以波向左传播。 [答案]　见解析 3．简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距 10 m的两质点，波先传到P，当波传到Q开始计时，P、Q两质点的振动图像如图所示。则(　　) A．质点Q开始振动的方向沿y轴正方向 B．该波从P传到Q的时间可能为7 s C．该波的传播速度可能为2 m/s D．该波的波长一定为6 m 解析　由于波先传到P点，可知波向右传播，当波传到Q点时开始计时，由振动图像可知，Q点开始振动的方向沿y轴正方向，A项正确；由振动图像可知，P点处的波峰传到Q点需要的时间为(4＋6n) s(n＝0，1，2…)，因此B项错误；该波传播的速度v＝＝ m/s，n＝0，1，2…，可以判断出C项错误；该波的波长λ＝vT＝ m(n＝0，1，2…)，当n＝1时，波长为6 m，D项错误。 答案　A 四、波的特性(物理观念) 振动情况完全相同的两波源产生的波叠加时，某点到两波源的波程差为Δx，当Δx＝2k·(k＝0，1，2…)时为振动加强点，当Δx＝(2k＋1)(k＝0，1，2…)时为振动减弱点。若步调相反，则上述结论相反。 　(2024·江西卷)如图(a)所示，利用超声波可以检测飞机机翼内部缺陷。在某次检测实验中，入射波为连续的正弦信号，探头先后探测到机翼表面和缺陷表面的反射信号，分别如图(b)、(c)所示。已知超声波在机翼材料中的波速为6300 m/s。关于这两个反射信号在探头处的叠加效果和缺陷深度d，下列选项正确的是(　　) A．振动减弱；d＝4.725 mm B．振动加强；d＝4.725 mm C．振动减弱；d＝9.45 mm D．振动加强：d＝9.45 mm [解析]　根据反射信号图像可知,超声波的传播周期T＝2×10-7 s，又波速v＝6300 m/s，则超声波在机翼材料中的波长λ＝vT＝1.26×10-3 m，结合题图(b)和题图(c)可知，两个反射信号传播到探头处的时间差为 Δt＝1.5×10-6 s，故两个反射信号的路程差2d＝vΔt＝9.45×10-3 m＝λ，解得d＝4.725×10-3 m，且两个反射信号在探头处振动减弱，A正确。 [答案]　A 4．下列物理现象中：(1)在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；(2)闻其声而不见其人；(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高。这些物理现象分别属于波的(　　) A．反射、衍射、干涉、多普勒效应 B．折射、衍射、多普勒效应、干涉 C．反射、折射、干涉、多普勒效应 D．衍射、折射、干涉、多普勒效应 解析　在春天里一次闪电过后，雷声轰鸣不绝，属于声波的反射；闻其声而不见其人属于声波的衍射；学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音属于声波的干涉；当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高属于多普勒效应。 答案　A $