第三章　机械波 章末复习总结提升学案 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

章末素养提升 素养再现 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。 提能训练 例1　(多选)(2025·贵州省县中计划项目高二期中)振动和波存在于我们生活的方方面面，如图所示关于下列几幅图片描绘的情景分析正确的是(　　) A.图甲救护车向右运动的过程中，A、B两人听到鸣笛声的频率不同 B.图乙要在大山后面的房舍内收听到广播，发射台发出的信号波长越短效果越好 C.图丙在发射载人宇宙飞船时，火箭要产生较强的超低频振动，由于该频率与人体内脏和身躯的固有频率接近，所以容易使人体器官发生共振，造成人体器官的损伤 D.图丁是干涉型消声器的结构示意图，波长为λ的声波通过上下两通道后相遇的路程差应该为的奇数倍 答案　ACD 解析　根据多普勒效应，题图甲中救护车向右运动的过程中，A听到鸣笛声的频率增大，B听到鸣笛声的频率减小，A、B两人听到鸣笛声的频率不同，故A正确；障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长相差不多，波将发生明显的衍射现象，题图乙要在大山后面的房舍内收听到广播，发射台发出的信号波长越长效果越好，故B错误；题图丙在发射载人宇宙飞船时，火箭要产生较强的超低频振动，由于该频率与人体内脏和身躯的固有频率接近，所以容易使人体器官发生共振，造成人体器官的损伤，故C正确；根据波的干涉，波长为λ的声波通过上下两通道后相遇的路程差应该为的奇数倍，故D正确。 例2　(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3　(2025·宿迁市沭阳塘沟高级中学高二月考)如图，图甲为一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，图乙为质点P的振动图像，Q是平衡位置在x＝4 m处的质点，下列说法正确的是(　　) A.t＝0时刻，质点Q沿y轴正方向振动 B.这列波的波速为 m/s C.质点Q的振动方程为y＝20sin (＋π) cm D.从t＝0到t＝11 s，质点Q通过的路程为60 cm 答案　B 解析　根据题图乙可知，t＝0时刻，质点P沿y轴正方向振动，根据同侧法，结合题图甲可知，波沿x轴负方向传播，在题图甲中，再一次根据同侧法可知t＝0时刻，质点Q沿y轴负方向振动，故A错误；一个完整的最简振动的方程为y＝Asin t，若位移为振幅的一半，则该方程对应的最短时间为，根据题图乙有＝5 s，解得T＝12 s，则波速为v＝ m/s＝ m/s，故B正确；根据上述，t＝0时刻，质点Q位于平衡位置沿y轴负方向振动，则质点Q的振动方程为y＝－Asin t＝－20sin t cm＝20sin (t＋π) cm，故C错误；由于t＝11 s＝T＋T可知，从t＝0到t＝11 s，质点Q通过的路程满足60 cm＝3A<x<4A＝80 cm，即t＝0到t＝11 s，质点Q通过的路程大于60 cm，故D错误。 例4　(2023·全国甲卷)分别沿x轴正向和负向传播的两列简谐横波P、Q的振动方向相同振幅均为5 cm，波长均为8 m，波速均为4 m/s。t＝0时刻，P波刚好传播到坐标原点处，该处的质点将自平衡位置向下振动；Q波刚好传到x＝10 m处，该处的质点将自平衡位置向上振动。经过一段时间后，两列波相遇。 (1)在给出的坐标图上分别画出P、Q两列波在t＝2.5 s时刻的波形图(P波用虚线，Q波用实线)； (2)求出图示范围内的介质中，因两列波干涉而振动振幅最大和振幅最小的平衡位置。 答案　(1)见解析图　(2)见解析 解析　(1)根据Δx＝vt得 Δx＝4×2.5 m＝10 m 可知t＝2.5 s时P波刚好传播到x＝10 m处，Q波刚好传播到x＝0处， 根据上下坡法及两波的波长λ＝8 m可得波形图如图所示 (2)根据题意可知，P、Q两波振动频率相同，振动方向相反，两波叠加时，振动加强点的条件为到两波源的距离差Δx＝(n＝0，1，2…) 解得在图示范围内，振幅最大的平衡位置有 x＝3 m、x＝7 m 振动减弱的条件为Δx＝nλ(n＝0，1，2…) 解得在图示范围内，振幅最小的平衡位置有 x＝1 m、x＝5 m、x＝9 m。 学科网（北京）股份有限公司 $