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（粤教版）

本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，涵盖反射、衍射等波的现象，结合振动与波的图像法及横纵波等模型法，搭建完整知识支架。 该资料以物理观念为基础，融合科学思维设计例题，如用“闻其声不见其人”解析衍射现象，通过波的图像与振动图像互判培养科学推理能力。课中辅助教师高效授课，课后助力学生通过实例巩固知识，查漏补缺，提升解决实际问题的能力。

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：横坐标表示某一质点运动的时间，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　根据所学物理知识，分析下列现象，这些物理现象分别属于(　　) A.干涉、衍射、共振、多普勒效应 B.干涉、多普勒效应、共振、衍涉 C.衍射、多普勒效应、共振、干涉 D.反射、共振、折射、多普勒效应 答案　A 解析　两列水波相遇产生稳定的图样属于波的干涉现象；《红楼梦》中王熙凤出场闻其声不见其人属于波的衍射现象；“狮吼功”吼破玻璃杯属于共振现象；鸣笛的救护车迎面而来，我们听到笛声音调变高属于多普勒效应，故选A。 例2　(多选)周末，小陈和小李到某公园去游园，他俩发现公园内湖面上有两只小船。游客周期性摇动双桨激起的水波源源不断地传向湖边，他俩用手机上的秒表记录了水面漂浮的树叶在12 s内共完成了6次全振动。他们又用手机上的“实用工具”中的“AR测量”测出树叶与他们所在的湖边距离是5 m，树叶的振动状态第一次传到湖边的时间是10 s，小陈10秒内拍击水面10次，让手激起的振动向周围传播，他们最后讨论得到正确结论的是(　　) A.游客摇桨激起的水波波长是1 m B.小陈用手激起的水波和桨激起的波叠加能产生干涉图样 C.他们观察到桨激起的水波波长比手激起的水波波长长 D.遇到漂浮在湖中长为0.2 m的木板时，小陈用手激起的水波会发生明显衍射现象 答案　ACD 解析　游客摇桨激起的水波周期为T= s=2 s，水波的传播速度v== m/s=0.5 m/s，则波长是λ=vT=1 m，选项A正确； 小陈用手激起的水波的周期为T'= s=1 s，与桨激起的波的频率不同，则叠加不能产生干涉图样，选项B错误； 手激起的水波波长λ'=vT'=0.5 m，他们观察到桨激起的水波波长比手激起的水波波长长，选项C正确； 遇到漂浮在湖中长为0.2 m的木板时，因用手激起的水波波长大于木板的长度，则小陈用手激起的水波会发生明显衍射现象，选项D正确。 例3　沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波的图像如图甲所示，质点Q的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是(　　) A.该波沿x轴负方向传播 B.该波的波长为12 m C.该波的传播速度为12 m/s D.x=0处的质点在此后1.2 s内运动的路程为1 m 答案　B 解析　根据题图乙可知，t=0时刻，质点Q沿y轴正方向运动，在题图甲中，根据同侧法可知，该波沿x轴正方向传播，故A错误；根据题图甲可知，该波的波长为16 m-4 m=12 m，故B正确；根据题图乙可知，该波的周期为1.2 s，则该波的传播速度为v= m/s=10 m/s，故C错误；根据上述，该波的周期为1.2 s，则x=0处的质点在此后1.2 s内运动的路程为4A=4×20 cm=80 cm=0.8 m，故D错误。 例4　(2025·中山市华侨中学高二月考)在空间中存在两个振动情况完全一致的振源A与B，两者从0时刻起从平衡位置处开始振动，发出的简谐波在空间中传播，已知立方体ABCD-A'B'C'D'中AB、BD、BB'长度分别为12 m、4 m、3 m，观察到A'点在1~3 s内的振动图像如图所示，下列说法正确的是(　　) A.两波源的起振方向为z轴正方向 B.D'点为振动减弱点 C.在C'D'连线上有5个振动加强点 D.两列机械波的波长为6 m 答案　C 解析　由振动图像可知，在t=1 s时刻振动传到A'点，此时该点的振动方向沿z轴负向，可知两波源的起振方向为z轴负方向，选项A错误； A波源的振动经过1 s传到A'，则波速为v==3 m/s，由题图可知周期T=1 s，则波长为λ=vT=3×1 m=3 m，因AD'= m=13 m，BD'= m=5 m，则D'点到波源A、B的距离之差为Δx=13 m-5 m=8 m，不是半波长的奇数倍，可知该点不是振动减弱点，选项B、D错误；因D'点到波源A、B的距离之差为Δx=8 m=2λ+2 m，C'D'的中点到A、B的距离之差为0，可知在C'D'的中点到D'点存在到两振源A、B的距离之差为波长的1倍和2倍的点，都是振动加强点，同理在C'D'的中点到C'点也存在两个振动加强点，加上C'D'的中点，则在C'D'连线上有5个振动加强点，选项C正确。 例5　(2025·广东省实验中学深圳学校高二月考)一列横波在t1=0时刻、t2=0.5 s时刻波形分别如图中实线、虚线所示，求： (1)若这列波向右传播，波速是多少；若这列波向左传播，波速是多少； (2)若波传播速度v=36 m/s，判断波传播的方向； (3)在t1=0时刻，x= m处的质点P与x=5 m处的质点Q(图中未标出)在竖直方向上的距离。 答案　(1)4(4n+1) m/s (n=0，1，2…)　4(4n+3) m/s(n=0，1，2…)　(2)向右　(3)5(+) cm 解析　(1)由题图可知波长λ=8 m， 当波向右传播时Δt=nT1+T1(n=0，1，2…)， 解得T1= s(n=0，1，2…) 由波速公式可得v右==4(4n+1) m/s(n=0，1，2…) 当波向左传播时Δt=nT2+T2(n=0，1，2…) 解得T2= s(n=0，1，2…) 由波速公式可得v左==4(4n+3) m/s(n=0，1，2…) (2)Δt内波传播的距离为 x=vΔt=36×0.5 m=18 m=2λ 因此波向右传播； (3)在t1=0时刻， 该波的波动方程为y=10sin (x) 由于λ=8 m， 上式变为y=10sin (x) 将x= m和x=5 m代入得 yP=5 cm，yQ=-5 cm 所以h=yP-yQ=5(+) cm。 学科网（北京）股份有限公司 $