第8单元 03 第23讲 机械波（word教参）-【高考快车道】2027年高考物理大一轮总复习考点精讲（基础版）

该高中物理高考复习教案聚焦机械波专题，涵盖机械波图像、振动与波图像综合、周期性多解、叠加干涉、衍射多普勒等核心考点，按概念规律-综合应用-现象分析的逻辑架构知识，通过考点梳理、方法指导、真题训练等环节，帮助学生系统突破难点。 资料以科学思维和物理观念为导向，创新设计波传播方向与振动方向互判方法（如“上下坡法”“同侧法”），结合2025年各地模拟真题案例，通过对比分析和模型建构培养学生解题能力，设置分层练习与即时反馈，助力教师精准把控复习节奏，有效提升学生应考效率。

第23讲　机械波 例1　B　[解析] 由题图可知,该波上质点的振动方向与波动传播方向垂直,是横波,故A错误;由题图根据同侧法可知,质点P开始振动的方向向上,则质点S开始振动时向上运动,故B正确;由图可知,S、P两质点平衡位置的距离为λ,则两质点振动步调相反,故C错误;质点不能随波迁移,只能在平衡位置附近振动,故D错误. 例2　AD　[解析] 声音在相同介质中的传播速度相同,因此A5音和D6音在空气中的传播速度相同,B错误;由λ=vT=可知,A5音的波长大于D6音的波长,A正确;声音由空气进入水中,频率不发生变化,C错误;在空气中λ0=,在水中λ= ,可得到波长的改变量为Δλ=,而声音的速度只与介质有关,即在水中它们的速度大小也相同,可知频率越小,波长改变量越大,D正确. 例3　BD　[解析] 根据题图可知甲波的波长为λ甲=4 m,根据λ甲=vT甲,可得T甲=4 s,A错误;设N点左边在平衡位置的质点与N质点平衡位置的距离为x,根据题图有1 cm=2sin ×(cm),又6 m-2 m-2x=,可得x=0.5 m,λ乙=6 m,B正确;t=6 s时即经过T甲+,结合同侧法可知M向y轴负方向运动,C错误;同理根据λ乙=vT乙,可得T乙=6 s,根据同侧法可知t=0时N向y轴负方向运动,t=6 s时即经过时间T乙,N仍向y轴负方向运动,D正确. 例4　ABD　[解析] 由图乙读出,t=0时刻质点P的速度向上,由波的平移可知,这列波沿x轴正方向传播,故A正确;由图可知,λ=4 m、T=0.4 s,因此v==10 m/s,故B正确;质点并不随波迁移,而是在平衡位置附近做简谐运动,故C错误;由于波向x轴正方向传播,再经过0.1 s,即后,质点P到达波峰位置,故D正确. 例5　D　[解析] 由质点Q的振动图像可知0.5 s时刻Q质点正在向y轴负方向振动,根据同侧法可以判断出波沿x轴负方向传播,故A、B错误;根据波动图像可得波长为λ=24 cm,根据振动图像可得质点振动的周期即波传播的周期为T=6 s,则波速为v==4 cm/s,根据同侧法可得0.5 s时刻P质点正在向平衡位置运动,在加速,而Q质点则正在向最大位移处运动,在减速,C错误;因为质点P、Q的平衡位置的距离不是半波长的整数倍,所以质点P、Q振动方向有时相同有时相反,D正确. 例6　AC　[解析] 由图可知,波长λ=×2 m=6 m,若波向右传播,则有3 s=T1(n=0,1,2,…),即T1= s(n=0,1,2,…),可见,当n=0时,周期最大为4 s,若波向右传播,则波速v== m/s(n=0,1,2,…),如果n=0,速度有最小值1.5 m/s;若波向左传播,则有3 s=T2(n=0,1,2,…),即T2= s(n=0,1,2,…),可见周期不可能为4 s,波速 v==(2n+0.5) m/s(n=0,1,2,…),当n=4时,v=8.5 m/s,当n=0时,速度有最小值0.5 m/s,故A、C正确,B、D错误. 例7　AD　[解析] 根据振动图像可知当波的传播方向为从a到b时,xab=λ+nλ,λ>1 m,解得n=0或1,即xab=λ或λ,当波的传播方向为从b到a时,xab=λ+nλ,λ>1 m,解得n=0或1,即xab=λ或λ,同时t=0时,a处于平衡位置,b处于波谷位置,结合图像可知A、D正确. 例8　C　[解析] 根据题意P点位于其最大正位移处,故可知此时P点位于两列波的波峰与波峰相交处,B、D错误.根据干涉规律可知,相邻波峰与波峰交点、波谷与波谷交点连线上的点都是加强点,故A图像中的曲线ab上存在振动加强点,不符合题意.故选C. 例9　(1)0.5 m　1.0 m　(2)2 μm　- μm　(3) s [解析] (1)根据波长的定义及两列波的波形图可知λ1=0.5 m,λ2=1 m (2)由波形图可知在x=0处两列波均处于波峰处,x=0处的质点的位移为 x1=A+A=2 μm 在x=0.375 m处,对于第一列波有 x=0.375 m=λ1 对于第二列波有 x=0.375 m=λ2 在x=0.375 m处的质点的位移为 x2=0+Acos =- μm (3)对于第一列波有T1== s= s 对于第二列波有T2== s=2T1 这两列波叠加后的周期为 T== s 例10　B　[解析] 一列水波在传播过程中遇到了小孔B,B的尺寸与波长相差不大,所以能发生明显的衍射,但A挡板的尺寸比波长大得多,所以不能发生明显的衍射现象,A、C、D错误,B正确. 第23讲　机械波 考点一 【必备知识】 1.(1)①波源　②介质　(2)①形式 能量　迁移　②相同　③受迫　相同 2.(1)平衡位置　位移　(2)平衡位置 3.(1)相同　(2)介质　(3)振动频率　(4)λf 【辨别明理】 1.×　2.×　3.× 考点四 【必备知识】 2.(1)①加强　减弱　②加强　减弱　(2)加强　减弱 【辨别明理】 1.×　2.× 考点五 【必备知识】 1.小 2.(2)变大　变小 【辨别明理】 1.√　2.√ 学科网（北京）股份有限公司 $ 第23讲　机械波 第23讲　机械波 考点一　机械波及波的图像 1.机械波 (1)机械波的形成条件 ①有发生机械振动的　　　　.  ②有传播　　　　,如空气、水等.  (2)传播特点 ①机械波传播的只是振动的　　　　和　　　　,质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动,并不随波　　　　.  ②波传到任意一点,该点的起振方向都和波源的起振方向　　　　.  ③介质中每个质点都做　　　　振动,因此,任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期　　　　.  ④波源经过一个周期T完成一次全振动,波恰好向前传播一个波长的距离. 2.波的图像 (1)坐标轴:横轴表示各质点的　　　　　　,纵轴表示该时刻各质点的　　　　.  (2)意义:表示在波的传播方向上,某时刻各质点离开　　　　　　的位移.  (3)图像(如图所示) 3.波长、波速、频率及其关系 (1)波长λ:在波的传播方向上,振动相位总是　　　　的两个相邻质点间的距离.  (2)波速v:波在介质中的传播速度,由　　　　本身的性质决定.  (3)频率f:由波源决定,等于波源的　　　　　　.  (4)波长、波速和频率(周期)的关系:v==　　　　.  【辨别明理】 1.在机械波的传播过程中,介质中的质点沿着波的传播方向而移动. (　) 2.机械波在一个周期内传播的距离是振幅的4倍.　 (　) 3.波速表示介质中质点振动的快慢. (　) 例1 [2025·北京卷] 质点S沿竖直方向做简谐运动,在绳上形成的波传到质点P时的波形如图所示,则 (　) A.该波为纵波 B.质点S开始振动时向上运动 C.S、P两质点振动步调完全一致 D.经过一个周期,质点S向右运动一个波长距离 [反思感悟] 　   例2 (多选)[2025·河南卷] 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A5、B5、C6、D6、E6等音.已知A5音和D6音所对应的频率分别为880 Hz和1175 Hz,则 (　) A.在空气中传播时,A5音的波长大于D6音的 B.在空气中传播时,A5音的波速小于D6音的 C.由空气进入水中,A5音和D6音的频率都变大 D.由空气进入水中,A5音的波长改变量大于D6音的 1.机械波的f(或T)、v及λ的决定因素 (1)周期T(或频率f)只取决于波源,与v、λ无关. (2)波速v取决于介质的性质,它与T、λ无关.只要介质不变,v就不变. (3)波长λ取决于v和T.只要v和T中任意一个发生变化,λ一定发生变化,且遵从v=或v=λf的关系. 2.波的周期性 (1)质点振动nT(n=1,2,3,…)时,波形不变. (2)在波的传播方向上,当两质点平衡位置间的距离为nλ(n=1,2,3,…)时,它们的振动步调总相同;当两质点平衡位置间的距离为(2n+1)(n=0,1,2,3,…)时,它们的振动步调总相反. 例3 (多选)[2025·山东卷] 均匀介质中分别沿x轴负向和正向传播的甲、乙两列简谐横波,振幅均为2 cm,波速均为1 m/s,M、N为介质中的质点.t=0时刻的波形图如图所示,M、N的位移均为1 cm.下列说法正确的是 (　) A.甲波的周期为6 s B.乙波的波长为6 m C.t=6 s时,M向y轴正方向运动 D.t=6 s时,N向y轴负方向运动 [反思感悟] 　   波的传播方向与质点振动方向的互判方法 “上下坡” 法 沿波的传播方向,“上坡”时质点向下振动,“下坡”时质点向上振动 “同侧” 法 波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧 “微平移” 法 将波形沿传播方向进行微小的平移,再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断质点振动方向 考点二　波的图像与振动图像的综合应用 振动图像和波的图像的比较 比较项目 振动图像 波的图像 研究对象 一个质点 波传播方向上的所有质点 研究内容 某质点位移随时间的变化规律 某时刻所有质点在空间分布的规律 图像 横坐标 表示时间 表示各质点的平衡位置 物理意义 某质点在各时刻的位移 某时刻各质点的位移 振动方向 的判断 (看下一时刻的位移) (同侧法) Δt后的图形 随时间推移,图像延伸,但已有形状不变 随时间推移,图像沿波的传播方向平移,原有波形做周期性变化 一个完整曲 线占横坐标 的距离 表示一个周期 表示一个波长 联系 (1)纵坐标均表示质点的位移 (2)纵坐标的最大值均表示振幅 (3)波在传播过程中,各质点都在各自的平衡位置附近振动 例4 (多选)如图所示,图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,图乙为介质中x=2 m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图像.下列说法正确的是 (　) A.这列波沿x轴正方向传播 B.这列波的传播速度是10 m/s C.在0.3 s时间内,质点P向右移动了3 m D.t=0.1 s时,质点P到达波峰位置 [反思感悟] 　   例5 如图甲为一列简谐横波在t=0.5 s时刻的波形图,介质中的两个质点P、Q此刻离开平衡位置的位移分别为0.5A、-0.5A;图乙是质点Q的振动图像.下列说法正确的是 (　) A.波沿x轴正方向传播,0.5 s时刻P质点正在向y轴正方向振动 B.波沿x轴正方向传播,0.5 s时刻Q质点正在向y轴正方向振动 C.波速为4 cm/s,0.5 s时刻质点P在减速、质点Q在加速 D.波速为4 cm/s,质点P、Q的振动方向有时相同有时相反 [反思感悟] 　     由波的图像和某一质点的振动图像判断波的传播规律的方法 (1)首先根据横轴是长度还是时间分清哪一个是波的图像,哪一个是振动图像,注意各个质点振动的周期和振幅相同; (2)从确定的振动图像中可以找出对应质点在波的图像中某一时刻的振动方向,根据该点振动方向确定波的传播方向. 考点三　波的周期性和多解性问题 1.造成波动问题多解的主要因素 (1)周期性 ①时间周期性:时间间隔Δt与周期T的关系不明确. ②空间周期性:波传播距离Δx与波长λ的关系不明确. (2)双向性 ①传播方向双向性:波的传播方向不确定. ②振动方向双向性:质点振动方向不确定. 2.解决波的多解问题的一般思路 (1)首先考虑传播方向的双向性:如果题目未说明波的传播方向或没有其他条件暗示,应首先按波传播方向的可能性进行讨论. (2)对设定的传播方向,首先确定Δt和T(或确定Δx和λ)的关系,一般先确定最简单的情况,即一个周期内(或一个波长内)的情况,然后在此基础上加nT(或nλ). (3)应注意题目是否有限制条件,如有的题目限制波的传播方向,或限制时间Δt大于或小于一个周期等.所以解题时应综合考虑,加强多解意识,认真分析题意. 例6 (多选)一列横波沿直线传播,在波的传播方向上有A、B两点,在t时刻A、B两点间形成的波形如图中实线所示,在(t+3 s)时刻A、B两点间形成的波形如图中虚线所示,已知A、B两点间距离s=9 m,则 (　) A.若周期为4 s,波一定向右传播 B.若周期大于4 s,波可能向右传播 C.若波速为8.5 m/s,波一定向左传播 D.该波波速可能的最小值为1 m/s 例7 (多选)[2025·陕青宁晋卷] 一列简谐横波在介质中沿直线传播,其波长大于1 m,a、b为介质中平衡位置相距2 m的两质点,其振动图像如图所示.则t=0时的波形图可能为 (　) A B C D 考点四　波的叠加和干涉 　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.波的叠加 在波的叠加中,质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和. 2.波的干涉现象中加强点、减弱点的判断方法 (1)公式法: 某质点的振动是加强还是减弱,取决于该点到两相干波源的距离之差Δr. ①当两波源振动步调一致时,若Δr=nλ(n=0,1,2,…),则振动　　　　;若Δr=(2n+1)(n=0,1,2,…),则振动　　　　.  ②当两波源振动步调相反时,若Δr=(2n+1)(n=0,1,2,…),则振动　　　　;若Δr=nλ(n=0,1,2,…),则振动　　　　.  (2)图像法: 在某时刻波的干涉的波形图上,波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点,一定是　　　　点,而波峰与波谷的交点一定是　　　　点.  【辨别明理】 1.两列波在介质中相遇,一定产生干涉现象. (　) 2.两列波发生干涉时,加强区的质点振幅变大,质点一直处于位移最大处. (　) 例8 [2025·黑吉辽内蒙古卷] 平衡位置在同一水平面上的两个振动完全相同的点波源,在均匀介质中产生两列波.若波峰用实线表示,波谷用虚线表示,P点位于其最大正位移处,曲线ab上的所有点均为振动减弱点,则下列图中可能满足以上描述的是 (　) A B C D [反思感悟] 　     例9 [2025·广西卷] 某乐器发出频率为两倍关系的两个纯音(简谐声波),其波形叠加后呈现一种周期性变化.图甲和图乙分别为同一时刻两列简谐声波单独沿x轴正方向传播的波形图,图中的坐标原点位于同一质点处,声速为340 m/s. (1)从图中读出这两列波的波长. (2)该时刻这两列波叠加,分别求x=0和x=0.375 m处的质点在该时刻偏离平衡位置的位移. (3)求这两列波叠加后的周期. 考点五　波的衍射　多普勒效应 1.发生明显衍射的条件:障碍物或孔的尺寸比波长　　　　,或者跟波长相差不多.  2.多普勒效应的成因分析 (1)接收频率:观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数. (2)当波源与观察者相互靠近时,观察者接收到的频率　　　　,当波源与观察者相互远离时,观察者接收到的频率　　　　.  【辨别明理】 1.一切波都能发生衍射现象. (　) 2.发生多普勒效应时,波源的真实频率没有发生变化. (　) 例10 如图所示,正中央O点是水面上一波源,实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷,A是挡板,B是小孔,经过一段时间,水面上的波形发生明显衍射的区域是 (　) A.Ⅰ区域 B.Ⅱ区域 C.Ⅰ、Ⅱ区域 D.无明显衍射区域 [反思感悟] 　 学科网（北京）股份有限公司 $