第三章 机械波 章末素养提升（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（人教版 浙江专版）

本高中物理讲义聚焦机械波核心知识点，系统梳理其形成条件、传播特点及与振动的关系，明确横波和纵波分类，整合波长、频率、波速等描述量及v=λf关系，还涵盖反射、折射等波的现象，构建从概念到规律再到应用的学习支架。 该资料以素养为本，融合物理观念与科学思维，通过振动和波的图像分析、横纵波等模型建构培养科学推理能力，例题含2022北京卷等高考真题，解析详尽，课中辅助教师教学，课后助力学生强化知识、查漏补缺。

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　某同学抓住绳子一端在0~2 s内做了两种不同频率的简谐运动，其振动图像如图所示。下列说法正确的是(　　) A.绳端起振方向向下 B.前后两次振动的周期之比为1∶2 C.前后两次形成的绳波波速之比为2∶1 D.前后两次形成的绳波波长之比为2∶1 答案　D 解析　如题图，绳端起振方向向上，A错误；由题图可知，前后两次振动的周期之比为2∶1，B错误； 相同介质波速不变，波速之比为1∶1，C错误；根据λ＝vT可知，波长之比为2∶1，D正确。 例2　(2022·北京卷)在如图所示的xOy坐标系中，一条弹性绳沿x轴放置，图中小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为a。t＝0时，x＝0处的质点P0开始沿y轴做周期为T、振幅为A的简谐运动。t＝T时的波形如图所示。下列说法正确的是(　　) A.t＝0时，质点P0沿y轴负方向运动 B.t＝T时，质点P4的速度最大 C.t＝T时，质点P3和P5相位相同 D.该列绳波的波速为 答案　D 解析　由t＝T时的波形图可知，波刚好传到质点P6，根据“上下坡法”可知此时，质点P6沿y轴正方向运动，波源起振的方向也沿y轴正方向，故t＝0时，质点P0沿y轴正方向运动，故A错误；由题图可知，在t＝T时质点P4处于正的最大位移处，故速度为零，故B错误；由题图可知，在t＝T时，质点P3沿y轴负方向运动，质点P5沿y轴正方向运动，故两个质点的相位不相同，故C错误；由题图可知＝2a，解得λ＝8a，故该列绳波的波速为v＝，故D正确。 例3　一列简谐横波t＝0时刻的波形如图所示，其中M、N为平衡位置在x1＝3 m和x2＝9 m的两个质点。已知质点M比质点N提前0.5 s回到平衡位置，下列说法正确的是(　　) A.简谐波沿x轴正方向传播 B.波传播速度的大小为2 m/s C.t＝1 s时，M、N的速率相等 D.t＝1 s时，M、N的运动方向相同 答案　C 解析　由题意可知t＝0时M沿y轴负方向运动，N沿y轴正方向运动，波沿x轴负方向传播，选项A错误； 设波的传播速度为v，由题意可知－0.5 s，解得v＝4 m/s，选项B错误； 由题图可知波长λ＝8 m，则波的周期为T＝＝2 s，从t＝0到t＝1 s经过了半个周期，根据振动的特点可知t＝1 s时M、N的位移相同，速率相同，而运动方向相反，选项C正确，D错误。 例4　(多选)(2024·浙江省高二期中)如图(a)所示，为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图(b)为质点P以此时刻为计时起点的振动图像，从该时刻起，下列说法正确的是(　　) A.该波正在向x轴负方向传播，波速为20 m/s B.经过0.35 s后，质点Q经过的路程为1.4 m，且速度大小最大，加速度大小最小 C.若该波在传播过程中遇到一个尺寸为0.5 m的障碍物，能发生明显的衍射现象 D.若波源向x轴负方向运动，在x＝10 m处放一接收器，接收器接收到的波的频率一定大于5 Hz 答案　BC 解析　在题图(b)中，t＝0时刻质点P正向上振动，在题图(a)中，根据波形平移法可知波正在向x轴正方向传播。该波的波长和周期分别为λ＝4 m，T＝0.2 s，所以波速v＝＝20 m/s，故A错误； 因t＝0.35 s＝T+T，所以经过0.35 s后，质点Q经历的路程为s＝7A＝1.4 m，质点Q到达平衡位置，速度大小最大，加速度大小最小。故B正确； 该波的波长为4 m，若该波在传播过程中遇到一个尺寸为0.5 m的障碍物，能发生明显衍射现象。故C正确； 该波的频率为f＝＝5 Hz，若波源向x轴负方向运动，波源与接收器间的距离增大，发生多普勒效应，在x＝10 m处的接收器接收到的波源频率减小，小于5 Hz。故D错误。 例5　(2024·浙江6月选考)频率相同的简谐波源S1、S2和接收点M位于同一平面内，S1、S2到M的距离之差为6 m。t＝0时S1、S2同时垂直平面开始振动，M点的振动图像如图所示，则(　　) A.两列波的波长为2 m B.两列波的起振方向均沿x正方向 C.S1和S2在平面内不能产生干涉现象 D.两列波的振幅分别为3 cm和1 cm 答案　B 解析　根据题图可知t＝4 s时M点开始向上振动，故此时一列波传播到M点，起振方向沿x正方向，t＝7 s时另一列波传播到M点，此时第一列波使M点沿x负方向振动，之后振幅减小，可知第二列波使M点沿x正方向振动，故两列波的起振方向均沿x正方向，故B正确； S1、S2到M的距离之差为6 m，由题图可知两列波传到M点的时间差为3 s，根据v＝可得波速为v＝ m/s＝2 m/s，故波长为λ＝vT＝4 m，故A错误； 两列波频率相等，在平面内能产生干涉现象，故C错误； 由t＝4.5 s和t＝7.5 s时M点的位移知第一列波的振幅为3 cm，第二列波的振幅为A2＝3 cm－1 cm＝2 cm，故D错误。 例6　(多选)(2024·宁波市慈溪中学高二期末)在同一均匀介质中，x＝－2 m和x＝3 m处有两个相干波源同时起振产生简谐横波，如图是t＝0时刻的波形图，沿x轴正、负方向传播的波正好分别传播到坐标原点和x＝1 m处，已知两列波的振幅均为10 cm，波速均为5 m/s。则下列说法正确的是(　　) A.两波相遇后，坐标原点是振动加强的点 B.经0.4 s，处于坐标原点的质点运动的路程为0.6 m C.0.4 s时，坐标在0~1 m之间的质点位移都为0，故都为振动减弱点 D.两个波源之间(包含波源)有3个振动加强点 答案　AB 解析　由题图可知，t＝0时刻两列波的波峰对应的坐标与原点坐标之间的距离均为1.5 m，又两列波波速相等，则两列波的波峰同时到达坐标原点，且两列波的波长相等，频率相等，能发生稳定干涉，所以两波相遇后，坐标原点是振动加强的点，故A正确； 两波波长均为2 m，则周期为T＝＝0.4 s，设经过时间t1，沿x轴负方向传播的波刚好传播到原点处，有t1＝ s＝0.2 s＝，已知两列波的振幅均为10 cm，所以在前0.2 s处于原点的质点运动路程为s1＝2A＝20 cm，0.2 s时两波相遇，原点为振动加强点，此时的振幅为A1＝2A＝20 cm，则后0.2 s经过的路程为s2＝2A1＝40 cm，则经0.4 s，处于原点的质点运动的路程为s＝s1+s2＝60 cm＝0.6 m，故B正确； 在0.4 s时，左侧的波刚好传播到2 m处，右侧的波刚好传播到－1 m处，坐标在0~1 m之间，两列波的振动情况完全相反且振幅相同，则在0.4 s时，坐标在0~1 m之间的质点位移都为0，但不是都为振动减弱点，故C错误； 根据波形平移法可知，两列波的起振方向相反，当质点与两波源的距离差等于半个波长的奇数倍时，该质点为振动加强点，则有|Δx|＝(2n+1)＝2n+1(m)(n＝0，1，2…)，两个波源之间(包含波源)的点与两波源的距离差满足－5 m≤Δx≤5 m， 则有Δx1＝－5 m，Δx2＝－3 m， Δx3＝－1 m，Δx4＝1 m， Δx5＝3 m，Δx6＝5 m，可知两个波源之间(包含波源)有6个振动加强点，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $