专题一：第5讲 机械振动与机械波 课件-2026届高考物理一轮复习

第5讲 机械振动与机械波 专题一 1 规律 图像 反映同一质点在各个时刻的位移 ______________________________________________________________ 受力特征 回复力，（或）的大小与 的大小成正比，方向相反 考点一 机械振动 简谐运动规律#1 2 运动特征 靠近平衡位置时，、、都 减小， 增大；远离平衡位置时，、、都增大， 减小 能量特征 振幅越大，能量越大。在运动过程中，动能和势能相互转化，系统的机械能守恒 周期性特征 质点的位移、回复力、加速度和速度均随时间做周期性变化，变化周期就是简谐运动的周期 ；动能和势能也随时间做周期性变化，其变化周期为 对称性特征 关于平衡位置 对称的两点，加速度的大小、速度的大小、相对平衡位置的位移大小相等；动能、势能相等 3 特例 1.弹簧振子 （1）弹簧振子的周期与振幅、倾角无关，仅与弹簧的劲度 系数和振子的质量 有关。 （2）公式： 。 2.单摆 （1）周期 （2）摆球重力沿与摆线垂直方向的分力充当回复力，，负号表示回复力与位移 的方向相反 4 支撑面“单摆” 偏角很小时等效为单摆 单摆模型的拓展#1.5.1 复合场中的单摆 5 斜面上的单摆 双线摆 小球在垂直纸面方向摆动 6 例1 （2025·四川卷）如图，甲、乙、丙、丁四个小球用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，从左至右摆长依次增加，小球静止在纸面竖直平面内。将四个小球垂直纸面向外拉起一小角度，由静止同时释放。释放后小球都做简谐运动 。当小球甲完成2个周期的振动时，小球丙恰好到达与小球甲同侧最高点，同时小球乙、丁恰好到达另一侧最高点。则( ) A. 小球甲第一次回到释放位置时，小球丙加速度为零 B. 小球丁第一次回到平衡位置时，小球乙动能为零 C. 小球甲、乙的振动周期之比为 D. 小球丙、丁的摆长之比为 C 7 甲 乙 例2 多选 （2025·陕西商洛二模）如图甲，竖直悬挂的弹簧振子在、两点之间做简谐运动，点为平衡位置，振子到达 点开始计时，规定竖直向下为正方向。图乙是弹簧振子做简谐运动的 图像，则( ) A. 弹簧振子从点经过点再运动到 点为一次全振动 B. 乙中的 点时刻振子的速度方向与加速度方向都沿正方向 C. 弹簧振子的振动方程为 D. 弹簧振子在前内的路程为 BD 8 例3 多选 （2025·广东汕头三模）用轻质绝缘细绳悬挂带正电的小球，小球可视为质点，如图1。将装置分别放入图2的匀强电场、图3的匀强磁场中。将小球从偏离竖直方向一个小角度 位置由静止释放，在图中三种情况下，小球均在竖直平面内周期性往复运动，周期分别为、、 ，小球第1次到达轨迹最低点时的速度大小分别为、、，拉力大小分别为、、 ，不计空气阻力。下列说法正确的是( ) A. 图1和图3的小球在运动过程中机械能都守恒 B. 三种情况，小球运动的周期大小关系为 C. 三种情况，小球第1次到达最低点时拉力 大小关系为 D. 三种情况，小球第1次到达最低点时的速度大小关系为 图1 图2 图3 ABC 9 1.机械波（以简谐波为例）的综合应用#1 形成条件 （1）波源；（2）传播介质，如空气、水等 传播特点 （1）机械波传播的是振动的形式和能量，质点只在 各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移； （2）介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振 动周期和频率相同； （3）一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路 程为 ，位移为零； （4）一个周期内，波向前传播一个波长 考点二 机械波 10 波的图像 （1）坐标轴：横坐标表示各质点的平衡位置，纵坐标表示某时刻各质点的位移； ___________________________________ （2）意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开平衡位置的位移 参量关系 ； 11 波的干涉 （1）两个振动情况相同的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为 ，振动减弱的条件为 。两个振动情况相反的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为 ，振动减弱的条件为 。 （2）振动加强点的位移随时间而改变，振幅最大 波的多解问题 由于波的周期性、波传播方向的双向性、质点振动方 向的双向性造成波的多解 波的特性 干涉、衍射 12 AD 例4 多选 （2025·湖南卷）如图，、、在 平面内，两波源分别置于、两点。 时，两波源从平衡位置起振，起振方向相同且垂直于平面，频率均为 。两波源持续产生振幅相同的简谐横波，波分别沿、方向传播，波速均为 。下列说法正确的是( ) A. 两横波的波长均为 B. 时， 处质点加速度为0 C. 时， 处质点速度不为0 D. 时， 处质点速度为0 13 CD 例5 多选 （2025· 陕晋青宁卷）一列简谐横波在介质中沿直线传播，其波长大于，、为介质中平衡位置相距 的两质点，其振动图像如图所示。则 时的波形图可能为( ) A B C D 14 AD 例6 多选 （2025·河南卷·8，6分）贾湖骨笛是河南博物院镇馆之宝之一，被誉为“中华第一笛”。其中一支骨笛可以发出、、、 、等音。已知音和音所对应的频率分别为和 ，则( ) A. 在空气中传播时，音的波长大于 音的 B. 在空气中传播时，音的波速小于 音的 C. 由空气进入水中，音和 音的频率都变大 D. 由空气进入水中，音的波长改变量大于 音的 15 “一分、一看、二找”巧解振动图像与波的图像的综合问题 考点三 振动与波动的综合应用 16 甲 乙 例7 （2025·湖北黄冈中学三模）一列简谐横波沿 轴传播，波速为，振幅为 。图甲为该横波传播一个周期时的波形图，从此时开始计时， 点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是( ) A. 该横波波源的平衡位置在 处 B. 时刻 点速度达到最大 C. 从波源开始振动到点开始振动， 波源处质点通过的路程为 D. 从图甲时刻开始，波向前传播的时间内， 点通过的路程为 C 17 甲 乙 例8 （2025·云南丽江模拟）一列简谐横波在均匀介质中沿 轴传播，时的波形如图甲，图乙为质点 的振动图像。下列说法正确的是( ) A. 该波沿 轴正方向传播 B. 从时刻起，质点的振动方程为 C. 质点在时的位置为 D. 在时间内，质点运动的路程为 C 18 $