3-4_机械波

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(完整版)高中物理选修3-4知识点清单(非常详细)

(完整版)高中物理必修3-4知识点清单(非常详细)第一章机械振动第二章机械波一、简谐运动1．概念：质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象(x －t 图象)是一条正弦曲线的振动．2．平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置． 3．回复力(1)定义：使物体返回到平衡位置的力． (2)方向：时刻指向平衡位置．(3)来源：振动物体所受的沿振动方向的合力． 4．简谐运动的表达式(1)动力学表达式：F ＝－kx ，其中“－”表示回复力与位移的方向相反．(2)运动学表达式：x ＝A sin (ωt ＋φ)，其中A 代表振幅，ω＝2πf 表示简谐运动的快慢，(ωt ＋φ)代表简谐运动的相位，φ叫做初相．5 定义意义振幅振动质点离开平衡位置的最大距离描述振动的强弱和能量周期振动物体完成一次全振动所需时间描述振动的快慢，两者互为倒数：T ＝1f频率振动物体单位时间内完成全振动的次数相位 ωt ＋φ描述质点在各个时刻所处的不同状态二、单摆1．定义：在细线的一端拴一个小球，另一端固定在悬点上，如果细线的伸缩和质量都不计，球的直径比线的长度短得多，这样的装置叫做单摆．2．视为简谐运动的条件：θ＜5°.3．回复力：F ＝G 2＝G sin θ＝mg lx . 4．周期公式：T ＝2πl g. 5．单摆的等时性：单摆的振动周期取决于摆长l 和重力加速度g ，与振幅和振子(小球)质量都没有关系．三、受迫振动及共振 1．受迫振动：系统在驱动力作用下的振动．做受迫振动的物体，它的周期(或频率)等于驱动力周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率)无关．2．共振：做受迫振动的物体，它的固有频率与驱动力的频率越接近，其振幅就越大，当二者相等时，振幅达到最大，这就是共振现象．共振曲线如图所示．考点一简谐运动的五个特征 1．动力学特征 F ＝－kx ，“－”表示回复力的方向与位移方向相反，k 是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数．2．运动学特征简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比而方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时x 、F 、a 、E p 均增大，v 、E k 均减小，靠近平衡位置时则相反．3．运动的周期性特征相隔T 或nT 的两个时刻振子处于同一位置且振动状态相同． 4．对称性特征(1)相隔T 2或2n ＋12T (n 为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反．(2)如图所示，振子经过关于平衡位置O 对称的两点P 、P ′(OP ＝OP ′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等．(3)振子由P 到O 所用时间等于由O 到P ′所用时间，即t PO ＝t OP ′.(4)振子往复过程中通过同一段路程(如OP 段)所用时间相等，即t OP ＝t PO . 5．能量特征振动的能量包括动能E k 和势能E p ，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒．6.(1)由于简谐运动具有周期性、往复性、对称性，因此涉及简谐运动时，往往出现多解．分析此类问题时，特别应注意，物体在某一位置时，位移是确定的，而速度不确定，时间也存在周期性关系．(2)相隔(2n ＋1)T2的两个时刻振子的位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度等大反向．考点二简谐运动的图象的应用某质点的振动图象如图所示，通过图象可以确定以下各量： 1．确定振动物体在任意时刻的位移． 2．确定振动的振幅．3．确定振动的周期和频率．振动图象上一个完整的正弦(余弦)图形在时间轴上拉开的“长度”表示周期．4．确定质点在各时刻的振动方向．5．比较各时刻质点加速度的大小和方向．6.(1)简谐运动的图象不是振动质点的轨迹，它表示的是振动物体的位移随时间变化的规律；(2)因回复力总是指向平衡位置，故回复力和加速度在图象上总是指向t 轴；(3)速度方向可以通过下一个时刻位移的变化来判定，下一个时刻位移如果增加，振动质点的速度方向就远离t 轴，下一个时刻的位移如果减小，振动质点的速度方向就指向t 轴．考点三受迫振动和共振自由振动受迫振动共振受力情况仅受回复力受驱动力作用受驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质决定，即固有周期T 0或固有频率f 0由驱动力的周期或频率决定，即T ＝T 驱或f ＝f 驱 T 驱＝T 0或f 驱＝f 0振动能量振动物体的机械能不变由产生驱动力的物体提供振动物体获得的能量最大常见例子弹簧振子或单摆(θ≤5°) 机械工作时底座发生的振动共振筛、声音的共鸣等(1)共振曲线：如图所示，横坐标为驱动力频率f ，纵坐标为振幅A .它直观地反映了驱动力频率对某振动系统受迫振动振幅的影响，由图可知，f 与f 0越接近，振幅A 越大；当f ＝f 0时，振幅A 最大．(2)受迫振动中系统能量的转化：受迫振动系统机械能不守恒，系统与外界时刻进行能量交换．3.(1)无论发生共振与否，受迫振动的频率都等于驱动力的频率，但只有发生共振现象时振幅才能达到最大.(2)受迫振动系统中的能量转化不再只有系统内部动能和势能的转化，还有驱动力对系统做正功补偿系统因克服阻力而损失的机械能．三、实验：用单摆测定重力加速度1．实验原理由单摆的周期公式T ＝2πl g ，可得出g ＝4π2T2l ，测出单摆的摆长l 和振动周期T ，就可求出当地的重力加速度g .2．实验器材单摆、游标卡尺、毫米刻度尺、停表． 3．实验步骤(1)做单摆：取约1 m 长的细丝线穿过带中心孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，让摆球自然下垂，如图所示．(2)测摆长：用毫米刻度尺量出摆线长L (精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直径D ，则单摆的摆长l ＝L ＋D2.(3)测周期：将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于5°)，然后释放小球，记下单摆摆动30～50次的总时间，算出平均每摆动一次的时间，即为单摆的振动周期．(4)改变摆长，重做几次实验． 4．数据处理(1)公式法：g ＝4π2lT2.(2)图象法：画l －T 2图象．g ＝4π2k ，k ＝l T 2＝ΔlΔT2.5．注意事项(1)悬线顶端不能晃动，需用夹子夹住，保证悬点固定． (2)单摆必须在同一平面内振动，且摆角小于10°.(3)选择在摆球摆到平衡位置处时开始计时，并数准全振动的次数．(4)小球自然下垂时，用毫米刻度尺量出悬线长L ，用游标卡尺测量小球的直径，然后算出摆球的半径r ，则摆长l ＝L ＋r .(5)选用一米左右的细线．四、机械波 1．形成条件(1)有发生机械振动的波源． (2)有传播介质，如空气、水等． 2．传播特点(1)传播振动形式、传递能量、传递信息． (2)质点不随波迁移． 3．分类机械波⎩⎪⎨⎪⎧横波：振动方向与传播方向垂直.纵波：振动方向与传播方向在同一直线上.五、描述机械波的物理量1．波长λ：在波动中振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离．用“λ”表示． 2．频率f ：在波动中，介质中各质点的振动频率都是相同的，都等于波源的振动频率． 3．波速v 、波长λ和频率f 、周期T 的关系公式：v ＝λT＝λf机械波的速度大小由介质决定，与机械波的频率无关．六、机械波的图象1．图象：在平面直角坐标系中，用横坐标表示介质中各质点的平衡位置，用纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移，连接各位移矢量的末端，得出的曲线即为波的图象，简谐波的图象是正弦(或余弦)曲线．2．物理意义：某一时刻介质中各质点相对平衡位置的位移．四、波的衍射和干涉1．波的衍射定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象．2．发生明显衍射的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者小于波长时，才会发生明显的衍射现象．3．波的叠加原理：几列波相遇时能保持各自的运动状态，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，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．4．波的干涉(1)定义：频率相同的两列波叠加时，某些区域的振动加强、某些区域的振动减弱，这种现象叫波的干涉．(2)条件：两列波的频率相同．5．干涉和衍射是波特有的现象，波同时还可以发生反射、折射．五、多普勒效应由于波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率与波源频率不相等的现象．考点一波动图象与波速公式的应用1．波的图象反映了在某时刻介质中的质点离开平衡位置的位移情况，图象的横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移，如图．图象的应用：(1)直接读取振幅A 和波长λ，以及该时刻各质点的位移．(2)确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小． (3)结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向．2．波速与波长、周期、频率的关系为：v ＝λT＝λf . 3.波的传播方向与质点的振动方向的互判方法图象律表示同一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移考点三波的干涉、衍射、多普勒效应 1．波的干涉中振动加强点和减弱点的判断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 ＝n λ(n ＝0,1,2，…)，则振动加强；若Δr ＝(2n ＋1)λ2(n ＝0,1,2，…)，则振动减弱．(2)当两波源振动步调相反时若Δr ＝(2n ＋1)λ2(n ＝0,1,2，…)，则振动加强；若Δr ＝n λ(n ＝0,1,2，…)，则振动减弱． 2．波的衍射现象是指波能绕过障碍物继续传播的现象，产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长．3．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．当波以速度v 通过观察者时，时间t 内通过的完全波的个数为N ＝vtλ，因而单位时间内通过观察者的完全波的个数，即接收频率．(2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率变大，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率变小．第三章电磁波一、电磁波的产生1．麦克斯韦电磁场理论变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场． 2．电磁场变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场． 3．电磁波电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波． (1)电磁波是横波，在空间传播不需要介质．(2)真空中电磁波的速度为3.0×108m/s.(3)电磁波能产生干涉、衍射、反射和折射等现象．二、电磁波的发射与接收 1．电磁波的发射(1)发射条件：足够高的频率和开放电路． (2)调制分类：调幅和调频． 2．电磁波的接收(1)调谐：使接收电路产生电谐振的过程．(2)解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程．第四章光的折射全反射一、光的折射与折射率 1．折射定律(1)内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．(2)表达式：sin θ1sin θ2＝n .(3)在光的折射现象中，光路是可逆的． 2．折射率(1)折射率是一个反映介质的光学特性的物理量．(2)定义式：n ＝sin θ1sin θ2.(3)计算公式：n ＝c v，因为v <c ，所以任何介质的折射率都大于1.(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角．二、全反射1．条件：(1)光从光密介质射入光疏介质． (2)入射角≥临界角．2．临界角：折射角等于90°时的入射角，用C 表示，sin C ＝1n.三、光的色散、棱镜 1．光的色散 (1)色散现象白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱，如图．(2)成因由于n 红＜n 紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的折射角不同，就是说紫光偏折得更明显些，当它们射到另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光偏折角最小．三、全反射现象1．在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的．2．当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射．当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光了．3．全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射．4.分析全反射问题的基本思路(1)画出恰好发生全反射的临界光线，作好光路图． (2)应用几何知识分析边、角关系，找出临界角． (3)判断发生全反射的范围．考点三光路的计算与判断1．光线射到介质的界面上时，要注意对产生的现象进行分析：(1)若光线从光疏介质射入光密介质，不会发生全反射，而同时发生反射和折射现象，不同色光偏折不同．(2)若光线从光密介质射向光疏介质，是否发生全反射，要根据计算判断，要注意不同色光临界角不同．2．作图时要找出具有代表性的光线，如符合边界条件或全反射临界条件的光线． 3．解答时注意利用光路可逆性、对称性和几何知识． 4．各种色光的比较颜色红橙黄绿青蓝紫频率ν 低―→高同一介质中的折射率小―→大同一介质中速度大―→小波长大―→小临界角大―→小通过棱镜的偏折角小―→大四、实验：测定玻璃的折射率 1．实验原理用插针法找出与入射光线AO 对应的出射光线O ′B ，确定出O ′点，画出折射光线OO ′，然后测量出角θ1和θ2，代入公式n ＝sin θ1sin θ2计算玻璃的折射率．2．实验过程(1)铺白纸、画线． ①如图所示，将白纸用图钉按在平木板上，先在白纸上画出一条直线aa ′作为界面，过aa ′上的一点O 画出界面的法线MN ，并画一条线段AO 作为入射光线．②把玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa ′对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb ′.(2)插针与测量．①在线段AO 上竖直地插上两枚大头针P 1、P 2，透过玻璃砖观察大头针P 1、P 2的像，调整视线的方向，直到P 1的像被P 2挡住，再在观察的这一侧依次插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 1、P 2的像及P 3，记下P 3、P 4的位置．②移去玻璃砖，连接P 3、P 4并延长交bb ′于O ′，连接OO ′即为折射光线，入射角θ1＝∠AOM ，折射角θ2＝∠O ′ON .③用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中． ④改变入射角θ1，重复实验步骤，列表记录相关测量数据． 3．数据处理(1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.算出不同入射角时的sin θ1sin θ2，并取平均值．(2)作sin θ1－sin θ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1－sin θ2图象，由n ＝sin θ1sin θ2可知图象应为直线，如图所示，其斜率为折射率．(3)“单位圆”法确定sin θ1、sin θ2，计算折射率n ：以入射点O 为圆心，以一定的长度R 为半径画圆，交入射光线OA 于E 点，交折射光线OO ′于E ′点，过E 作NN ′的垂线EH ，过E ′作NN ′的垂线E ′H ′.如图所示，sin θ1＝EH OE ，sin θ2＝E ′H ′OE ′，OE ＝OE ′＝R ，则n ＝sin θ1sin θ2＝EHE ′H ′.只要用刻度尺量出EH 、E ′H ′的长度就可以求出n .4．注意事项(1)玻璃砖应选用厚度、宽度较大的． (2)大头针要插得竖直，且间隔要大些．(3)入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间．(4)玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线． (5)实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变.第五章光的干涉衍射偏振一、光的干涉1．定义：在两列光波的叠加区域，某些区域的光被加强，出现亮纹，某些区域的光被减弱，出现暗纹，且加强和减弱互相间隔的现象叫做光的干涉现象．2．条件：两列光的频率相等，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉现象． 3．双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是频率相等的相干光波，屏上某点到双缝的路程差是波长的整数倍处出现亮条纹；路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹．相邻的明条纹(或暗条纹)之间距离Δx 与波长λ、双缝间距d 及屏到双缝距离l 的关系为Δx ＝l dλ.4．薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后表面反射的光相遇而形成的．图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度相同．二、光的衍射 1．光的衍射现象光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射． 2．光发生明显衍射现象的条件当孔或障碍物的尺寸比光波波长小，或者跟光波波长相差不多时，光才能发生明显的衍射现象．3．衍射图样(1)单缝衍射：中央为亮条纹，向两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度不同．白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光．(2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环．(3)泊松亮斑：光照射到一个半径很小的圆板后，在圆板的阴影中心出现的亮斑，这是光能发生衍射的有力证据之一．三、光的偏振1．偏振光：在跟光传播方向垂直的平面内，光在某一方向振动较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光．光的偏振现象证明光是横波(填“横波”或“纵波”)．2．自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿各个方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光．3．偏振光的产生自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫做起偏器．第二个偏振片的作用是检验光是否是偏振光，叫做检偏器．考点一光的干涉 1．双缝干涉(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同． (2)双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx ＝l dλ.(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹． 2．薄膜干涉(1)如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．(2)光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA ′和后表面BB ′分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加，两列光波同相叠加，出现明纹；反相叠加，出现暗纹．(3)条纹特点：①单色光：明暗相间的水平条纹； ②白光：彩色水平条纹． 3.明暗条纹的判断方法屏上某点到双缝距离之差为Δr ，若Δr ＝k λ(k ＝0,1,2，…)，则为明条纹；若Δr ＝(2k ＋1)λ2(k ＝0,1,2，…)，则为暗条纹．考点二光的衍射现象的理解 1两种现象比较项目单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹2.光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的．考点三光的偏振现象的理解 1．偏振光的产生方式(1)自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器．第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器．(2)自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直．2．偏振光的理论意义及应用(1)理论意义：光的偏振现象说明了光波是横波. (2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等．考点四实验：用双缝干涉测量光的波长 1．实验原理单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)纹间距Δx 与双缝间距d 、双缝到屏的距离l 、单色光的波长λ之间满足λ＝d Δx /l .2．实验步骤 (1)观察干涉条纹①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上．如图所示．②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光．③调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏．④安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5 cm ～10 cm ，这时，可观察白光的干涉条纹．⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹． (2)测定单色光的波长①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹．②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a 1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a 2，将该条纹记为第n 条亮纹．③用刻度尺测量双缝到光屏的距离l (d 是已知的)． ④改变双缝间的距离d ，双缝到屏的距离l ，重复测量． 3．数据处理(1)条纹间距Δx ＝|a 2－a 1n －1|.(2)波长λ＝d lΔx .(3)计算多组数据，求λ的平均值． 4．注意事项(1)安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当．(2)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．(3)调节的基本依据是：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰一般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节．。

高中物理选修3-4第十二章《机械波》单元检测题(解析版)

《机械波》单元检测题一、单选题1.一列简谐横波以10 m/s的速度沿x轴正方向传播，t＝0时刻这列波的波形如图所示．则a质点的振动图象为( )A． B． C． D．2.一列沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图所示．P为介质中的一个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，P的速度v和加速度a的大小变化情况是( )A．v变小，a变大 B．v变小，a变小C．v变大，a变大 D．v变大，a变小3.如图所示，MN是足够长的湖岸，S1和S2是湖面上两个振动情况完全相同的波源，它们激起的水波波长为2 m，S1S2＝5 m，且S1与S2的连线与湖岸平行，到岸边的垂直距离为6 m，则岸边始终平静的地方共有( )A． 2处 B． 3处 C． 4处 D．无数处4.一列简谐横波向右传播，波速为v.沿波传播方向上有相距为L的P、Q两质点，如图所示．某时刻P、Q两质点都处于平衡位置，且P、Q间仅有一个波峰，经过时间t，Q质点第一次运动到波谷．则t的可能值( )．A． 1个 B． 2个 C． 3个 D． 4个5.下列四种声现象，哪一种是声波的干涉( )A．在门窗关闭的屋里说话，听起来比在旷野里响B．隔着院墙与人谈话，虽然不见其人，却能闻其声C．环绕正在发声的音叉走一周，会觉得声音有强弱的变化D．将两只固有频率相同的音叉稍稍间隔一点距离并列放置，敲击其中一只音叉后用手将它按住，让它停止振动，却能听见未被敲击的音叉发出了声音6.如图所示，呈水平状态的弹性绳，右端在竖直方向上做周期为0.4 s的振动，设t ＝0时右端开始向上振动(如图)，则在t＝0.5 s时刻绳上的波形可能是下图中的( )A． B． C． D．7.一根弹性长绳沿x轴放置，左端点位于坐标原点，A点和B点分别是绳上x1＝2 m、x＝5 m处的质点．用手握住绳的左端，当t＝0时使手开始沿y轴做简谐振动，在t 2＝0.5 s时，绳上形成如图所示的波形．下列说法中正确的是( )A．此列波的波长为1 m，波速为4 m/sB．此列波为横波，左端点开始时先向上运动C．当t＝2.5 s时，质点B开始振动D．在t＝3.5 s后，A、B两点的振动情况总相同8.如图甲为一列简谐横波在t＝0时的波形图，P是平衡位置在x＝1 cm处的质点，Q 是平衡位置在x＝4 cm处的质点．乙图为质点Q的振动图象．则( )'A．t＝0.3 s时，质点Q的加速度达到正向最大B．波的传播速度为20 m/sC．波的传播方向沿x轴负方向D．t＝0.7 s时，质点P的运动方向沿y轴负方向9.如图甲所示，O点为振源，OP＝s，t＝0时刻O点由平衡位置开始振动，产生沿直线向右传播的简谐横波，如图乙为P点从t1时刻开始沿y轴正方向开始振动的振动图象，则以下说法错误的是( )A．t＝0时刻振源O的振动方向沿y轴正方向B．t2时刻P点振动速度最大，方向沿y轴负方向C．该波与另一频率为Hz的同类波叠加能产生稳定的干涉现象D．某障碍物的尺寸为(t2－t1)，该波遇到此障碍物时能发生明显的衍射现象10.如图P1、P2是两个频率相同、同相振动的波源，产生两列波，O点是P1、P2连线的中点，A、B、C、D是距O点均为半个波长的四个点，有关A、B、C、D四点的振动，下列说法正确的是( )A．A、B两点是振动减弱点，C、D两点是振动加强点B．A、B两点是振动加强点，C、D两点是振动减弱点C．A、B、C、D四点均为振动加强点D．A、B、C、D四点均为振动减弱点11.一列横波在x轴上沿x轴正方向传播，在t与t＋0.4 s两时刻在x轴上－3 m～＋3 m的区间内的波形图恰好重叠，则下列说法正确的是( )A．质点振动的最小周期为0.4B．该波最大波速为10 m/sC．从t时刻开始计时，x＝2 m处的质点比x＝2.5 m处的质点先回到平衡位置D．在t＋0.2 s时刻，x＝2 m处的质点位移一定为a12.如图为一横波发生器的显示屏，可以显示出波由O点从左向右传播的图象，屏上每一小格长度为1 cm.在t＝0时刻横波发生器上能显示的波形如图所示．因为显示屏的局部故障，造成从水平位置A到B之间(不包括A、B两处)的波形无法被观察到(故障不影响波在发生器内传播)．此后的时间内，观察者看到波形相继传经B、C处，在t ＝5.5 s时，观察者看到B处恰好第三次出现波谷，下列判断错误的是( )A．该波的振幅为10 cmB．该波的波长为12 cmC．该波的周期为2 sD．在t＝5.5 s时，C处应显示为波峰二、多选题13. 如图，沿波的传播方向上有间距均为1 m的六个质点a、b、c、d、e、f，均静止在各自的平衡位置，一列横波以 1 m/s的速度水平向右传播，t＝0时到达质点a，a 开始由平衡位置向上运动，t＝1 s时，质点a第一次到达最高点，则在4 s＜t＜5 s 这段时间内( )A．质点c的加速度逐渐增大B．质点a的速度逐渐增大C．质点d向下运动D．质点f保持静止14. 当两列水波发生干涉时，若两列波的波峰在P点相遇，则下列说法中正确的是( )A．质点P的振动始终是加强的B．质点P的振动始终是减弱的C．质点P振动的振幅最大D．质点P振动的位移有时为015. 一列在竖直方向上振动的简谐波沿水平的x轴正方向传播，振幅为20 cm，周期为4×10－2s．现沿x轴任意取五个相邻的点P1、P2、P3、P4、P5，它们在某一时刻离开平衡位置的位移都向上，大小都为10 cm.则在此时刻，P1、P2、P3、P4四点可能的运动方向是( )A．P1向下，P2向上，P3向下，P4向上B．P1向上，P2向下，P3向上，P4向下C．P1向下，P2向下，P3向上，P4向上D．P1向上，P2向上，P3向上，P4向上16. 如图所示，一列向右传播的简谐横波，波速大小为0.6 m/s，P质点的横坐标x＝1.20 m．从图中状态开始计时，则下列说法正确的是( )A．简谐横波的频率为2.5 HzB．经过1.6 s，P点第一次到达波谷C．P点刚开始振动的方向沿y轴负方向D．直到P点第一次到达波峰时，x＝0.06 m处的质点经过的路程为95 cm17. 两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇．下列说法正确的是( )A．波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1－A2|B．波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1＋A2C．波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移D．波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅三、计算题18.某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来；某一时刻雷达发出一个无线电脉冲，经200 μs后收到反射波；隔0.8 s后再发出一个脉冲，经198 μs收到反射波，已知无线电波传播的速度为c＝3×108m/s，求飞机的飞行速度v.19.如图所示，A、B、C、D、E为波沿传播方向上间距均为d＝1 m的五个质点，一简谐横波以5 m/s的水平速度向右传播，t＝0时刻到达质点A且A开始向上振动，其振动周期为0.4 s，试求：(1)该简谐波的波长；(2)自0时刻起到质点E第一次到达波谷的时间．20.平衡位置位于原点O的波源发出简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x 轴上的两个点(均位于x轴正向)，P与O的距离为35 cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间，已知波源自t＝0时由平衡位置开始向上振动，周期T＝1 s，振幅A＝5 cm.当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5 s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置，求：(1)P、Q之间的距离．(2)从t＝0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过路程．答案解析1.【答案】D【解析】a点此时正向y轴负方向运动，排除A、B，由于周期T＝＝＝0.4 s，故D正确．2.【答案】D【解析】从波的图象可以判断此时P点向上运动，正靠近平衡位置，做加速度逐渐减小的加速运动，故D项正确．3.【答案】C【解析】当空间某点到两个波源的路程差为半波长的奇数倍时，振动始终减弱；水波的波长为 2 m，S1S2＝5 m，当到两个波源的路程差为 1 m、3 m、5 m时，振动减弱；路程差为1 m是双曲线，与岸边有2个交点；路程差为3 m是双曲线，与岸边有2个交点；路程差为5 m是以S1为起点向左的射线和以S2为起点向右的射线，与岸边无交点；路程差不可能大于S1S2＝5 m；由上分析可知，岸边始终平静的地方共有4处，故A、B、D错误，C正确．4.【答案】D【解析】作出通过距离为L的P、Q两质点满足题设条件的波形，如下图中的(a)、(b)、(c)、(d)四种情况，在图(a)中，由图可知，＝L，则λ＝2L，由波速及波长关系可知：T＝＝，而Q质点第一次到达波谷的时间：t＝T＝同理可知：在图(b)中，λ＝L，T＝＝，t＝T＝在图(c)中，λ＝L，T＝＝，t＝T＝在图(d)中，λ＝，T＝＝，t＝T＝故有四种，故D正确，A、B、C错误．5.【答案】C【解析】在门窗关闭的屋里说话，听起来比在旷野里响，是波的反射现象．隔着院墙与人谈话，虽然不见其人，却能闻其声是波的衍射．将两只固有频率相同的音叉稍稍间隔一点距离并列放置，敲击其中一只音叉后用手将它按住，让它停止振动，却能听见未被敲击的音叉发出了声音，是波的共振现象．6.【答案】B【解析】由题意知，在t＝0时波源O点开始向上振动，该波的周期为T＝0.4 s，则时间t＝0.5 s＝1T，可知，在t＝0.5 s时O点位于波峰．波在一个周期内传播的距离为一个波长，则在t＝0.5 s＝1T，波传播的最长的距离为1波长，故B正确，A、C、D错误．7.【答案】C【解析】由图知，波长λ＝2 m，周期T＝1 s，则波速为v＝＝2 m/s，故A错误．振动方向与传播方向垂直，此列波为横波，向x轴正方向传播，左端点开始时的运动方向与图示时刻x＝1 m处质点的振动方向相同，即为向下，故B错误．波从图示位置传到质点B用时t＝＝＝2 s，因此t＝2.5 s时质点B开始振动，故C正确．由于AB间的距离s＝3 m＝λ，则知它们的振动情况不总是相同，故D错误．8.【答案】C【解析】由乙图可知，t＝0.3 s时，质点Q的位置在正向最大位移处，故其加速度是达到反向最大，故A是错误的；由甲图可知，波长为8 cm，由乙图可知，周期为0.4 s，故波速为v＝＝20 cm/s，所以B也是错误的；由于质点Q在t＝0时的振动方向是向下的，故可以判断出波的传播方向是沿x轴的负方向传播的，故C是正确的；当t＝0.7 s时，实际上是经过1T，O位置处的质点会运动到负的最大位移处，所以P点的质点会运动到x轴以下正在沿y轴的正方向运动的位置，故D是错误的．9.【答案】B【解析】介质中各质点起振方向与振源起振方向相同，由乙图知P点起振方向沿y轴正向，故t＝0时刻振源O的振动方向沿y轴正方向，选项A正确；由乙图知t2时刻P 点在平衡位置，振动速度最大，方向沿y轴正方向，故选项B错误；由乙图知质点振动周期为T＝t2－t1，故波的频率为＝Hz，根据波的稳定干涉条件知只有频率相同的波相遇才可产生稳定干涉现象，故选项C正确；波速为v＝，由乙图知波的周期为T＝t2－t1，所以波长为λ＝vT＝，选项D中障碍物尺寸为λ，与波长相近，故能发生明显衍射，选项D正确；综上所述选项B是错误的．10.【答案】C【解析】图中A、B两点到两个波源的路程差为一倍的波长，故是振动加强点；图中C、D两点到两个波源的路程差为零，故也是振动加强点．11.【答案】C【解析】由题意可知，在t与t＋0.4 s两时刻在x轴上－3 m至＋3 m区间内的波形图如图中同一条图线所示，则有 0.4 s＝NT(N＝1,2,3…)，得：T＝s．所以当N＝1时，周期最大，为T＝0.4 s，由图知，λ＝4 m，根据v＝，知当N＝1时，波速最小为10 m/s，故A、B错误；横波沿x轴正方向传播，t时刻，x＝2 m处的质点正向下运动，x＝2.5 m处的质点先向上运动再回到平衡位置，所以x＝2 m处的质点比x＝2.5 m处的质点先回到平衡位置，故C正确；时间t＝0.2 s，由于＝，若N是奇数，则x＝2 m处的质点位移为－a；若N是偶数，x＝2 m处的质点位移为a，故D错误．12.【答案】A【解析】由图读出振幅A＝5 cm，故A错误．由图读出波长λ＝12 cm，故B正确；波由A传到B的距离为波长，传到B所用时间为周期，则t＝5.5 s＝2T＋T，得到周期T＝2 s，故C正确；B、C平衡位置间距离为半个波长，振动情况总是相反，在t＝5.5 s时，B处恰好第三次出现波谷，则在t＝5.5 s时，C处应显示为波峰，故D正确．13.【答案】ACD【解析】由题知，该波的周期为T＝4 s，则波长λ＝vT＝4 m．波由a传到c的时间为＝2 s，所以，在4 s＜t＜5 s这段时间内，质点c从平衡位置向下运动，加速度逐渐增大，故A正确；在4 s＜t＜5 s这段时间内，质点a从平衡位置向上运动，速度逐渐减小，故B错误；波由a传到d的时间为3 s，d起振方向向上，则在4 s＜t ＜5 s这段时间内，d点从波峰向平衡位置运动，即向下运动，故C正确；波从a传到f点需要5 s时间，所以在4 s＜t＜5 s这段时间内，f还没有振动，故D正确．14.【答案】ACD【解析】因为两列水波发生干涉，在P点是波峰与波峰相遇，则P点一定是振动加强点，振幅最大；振动加强点某时刻的位移为零到最大值之间的某个值，选项A、C、D 正确．15.【答案】AB【解析】特别要注意，题目中指出的五个相邻的、位移向上且相等的质点，只能是如图(a)或(b)所示中的一种．在(a)中，由上、下坡法可知P1、P3、P5向下，P2、P4向上．在(b)中，由上、下坡法可知P1、P3、P5向上，P2、P4向下．16.【答案】ACD【解析】由波动图象知λ＝0.24 m，T＝＝0.4 s，f＝＝2.5 Hz，A正确；P点第一次到达波谷需时t＝＝1.7 s，B错误；所有质点起振方向都与波源起振方向相同，由带动法知，各质点起振方向均沿y轴负方向，C正确；P点第一次到达波峰需时t′＝＝s＝1.9 s＝4.75T，x＝0.06 m处质点经过的路程s＝4.75×4×5 cm＝95 cm，D正确．17.【答案】AD【解析】波峰与波谷相遇时，振幅相消，故实际振幅为|A1－A2|，故选项A正确；波峰与波峰相遇处，质点的振幅最大，合振幅为A1＋A2，但此处质点仍处于振动状态中，其位移随时间按正弦规律变化，故选项B错误；振动减弱点和加强点的位移随时间按正弦规律变化，选项C错误；波峰与波峰相遇时振动加强，波峰与波谷相遇时振动减弱，加强点的振幅大于减弱点的振幅，故选项D正确．18.【答案】375 m/s【解析】由于c＞v，故可不考虑电磁波传播过程中飞机的位移；设雷达两次发射电磁波时飞机分别位于x1、x2处，则第一次：2x1＝ct1，第二次：2x2＝ct2，则这段时间内飞机前进的距离为Δx＝x1－x2，飞机的飞行速度：v＝＝375 m/s.19.【答案】(1)2 m (2)1.1 s【解析】(1)由公式λ＝vT＝2 m(2)A点振动形式传到E点需要的时间是0.8 s，E点起振后到达波谷需要0.3 s，故自0时刻起到质点E第一次到达波谷的时间t＝ 0.8＋0.3＝1.1 s.20.【答案】(1)133 cm (2)125 cm【解析】(1)由题意，O、P两点的距离与波长满足：OP＝λ波速与波长的关系为：v＝在t＝5 s时间间隔内波传播的路程为vt，由题意有：vt＝PQ＋综上解得：PQ＝133 cm(2)Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源运动时间为：t＝t＋T1波源由平衡位置开始运动，每经过，波源运动的路程为A，由题意可知：t1＝25×T，故t1时间内，波源运动的路程为s＝25A＝125 cm.。

人教版高中物理选修3-4：第二单元机械波测试卷(二)含解析.doc

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】高中同步测试卷(二)第二单元机械波(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题所给的四个选项中，至少有一个选项符合题意)1．横波和纵波的区别是()A．横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，纵波中质点的振动方向与波传播方向相同或相反B．横波的传播速度一定比纵波慢C．横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部D．横波中质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上，纵波中质点的振动方向与波的传播方向垂直2.在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN，墙的一侧O点有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源．某人从图中A点走到墙后的B点，在此过程中，如果从声波的衍射来考虑，则会听到()A．声音变响，男声比女声更响B．声音变响，女声比男声更响C．声音变弱，男声比女声更弱D．声音变弱，女声比男声更弱3．如图所示是沿x轴正方向传播的一列横波在t＝0时刻的一部分波形，此时质点P的位移为y0.则此后质点P的振动图象是如图中的()4．关于干涉和衍射现象的正确说法是()A．两列波在介质中叠加一定产生干涉现象B．因衍射是波特有的特征，所以波遇到障碍物时一定能发生明显衍射现象C．叠加规律适用于一切波D．只有频率相同的两列波叠加才能产生稳定的干涉现象5．如图所示，沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200 m/s，介质中有a、b两质点，下列说法中正确的是()A．从图示时刻开始，经过0.01 s，质点a通过的路程为0.2 mB．图示时刻b点的加速度小于a点的加速度C．图示时刻b点的速度大于a点的速度D．若该波传播中遇到宽约4 m的障碍物，能发生明显的衍射现象6．频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动．以u表示声源的速度，v表示声波的速度(u＜v)，ν表示接收器接收到的频率．若u增大，则()A．ν增大，v增大B．ν增大，v不变C．ν不变，v增大D．ν减小，v不变7．如图所示，是两列频率相同的相干水波在t＝0时刻的叠加情况．图中实线表示波峰，虚线表示波谷．已知两列波的振幅均为 2.0cm(设在图示范围内波的振幅不变)，波速为2.0 m/s，波长为0.4 m，E点是AC连线与BD连线的交点，则以下说法中正确的是()A．D是振动减弱的点B．B、D两点在该时刻的竖直高度差是4 cmC．E点是振动加强的点D．经过Δt＝0.05 s时，E点离开平衡位置的位移大小为2 cm8．如图所示，位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波．若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则()A．f1＝2f2，v1＝v2B．f1＝f2，v1＝0.5v2C．f1＝f2，v1＝2v2D．f1＝0.5f2，v1＝v29．一列简谐横波沿x轴传播，某时刻t＝0的图象(图中仅画出0～12 m范围内的波形)如图所示，经过Δt＝1.2 s的时间，这列波恰好第三次重复出现图示的波形．根据以上信息，可以确定()A．该列波的传播速度B．Δt＝1.2 s时间内质点P经过的路程C．t＝0.6 s时刻的波形D．t＝0.6 s时刻质点P的速度方向10．平衡位置处于坐标原点的波源S在y轴上振动，产生频率为50 Hz的简谐横波向x 轴正、负两个方向传播，波速均为100 m/s.平衡位置在x轴上的P、Q两个质点随波源振动着，P、Q的x轴坐标分别为x P＝3.5 m、x Q＝－3 m．当S位移为负且向－y方向运动时，P、Q两质点的()A．位移方向相同、速度方向相反B．位移方向相同、速度方向相同C．位移方向相反、速度方向相反D．位移方向相反、速度方向相同11．在学校运动场上50 m直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器．两个扬声器连续发出波长为5 m的声波．一同学从该跑道的中点出发，向某一端点缓慢行进10 m．在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱的次数为() A．2 B．4C．6 D．812．已知一列简谐横波沿x轴方向传播，图中的实线和虚线分别为t1和t2时刻的波形图，已知t2－t1＝4.6 s，周期T＝0.8 s，则此波在这段时间内传播的方向和距离分别为()A．x轴的正方向，46 m B．x轴的负方向，46 mC．x轴的正方向，2 m D．x轴的负方向，6 m题号123456789101112答案的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(8分)如图所示，为声波干涉演示仪的原理图．两个U形管A和B套在一起，A管两侧各有一小孔，声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率________的波．当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅________；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅______________．14．(8分)渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位，已知某超声波的频率为1.0×105Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图所示．(1)从该时刻开始计时，画出x＝7.5×10－3m处质点做简谐运动的振动图象(至少一个周期)；(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用的时间为4 s，求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动)．15．(12分)一列横波如图所示，波长λ＝8 m，实线表示t1＝0时刻的波形图，虚线表示t2＝0.005 s时刻的波形图．则：(1)波速可能多大？(2)若波沿x轴负方向传播且2T＞t2－t1＞T，波速又为多大？16.(12分)如图所示为一列简谐横波在t1＝0时刻的图象．此时质点P的运动方向沿y轴负方向，且当t2＝0.55 s时质点P恰好第3次到达y轴正方向最大位移处．问(1)该简谐横波的波速v的大小和方向如何？(2)从t1＝0至t3＝1.2 s，质点Q运动的路程L是多少？(3)当t3＝1.2 s时，质点Q相对于平衡位置的位移x的大小是多少？参考答案与解析1．[导学号07420017]【解析】选AC.物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称作横波，把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波称作纵波，对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向可能相同，也可能相反，选项A正确，选项D错误；横波的传播速度与纵波的传播速度关系不确定，选项B错误；横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部，选项C正确．2．[导学号07420018]【解析】选D.从A点走到墙后的B点，会听到声音变弱，男女声音的不同由于频率的高低不同，才有音调高低的不同，女声比男声音调高，频率高，波长短，所以衍射更不明显，会听到女声比男声更弱，选项D正确．3．[导学号07420019]【解析】选B.根据波动传播规律，此后质点P的振动图象与选项B中图象一致，选项B正确．4．[导学号07420020]【解析】选CD.频率相同是产生干涉的必要条件，故A选项错误，D选项正确；一切波在任何条件下都会发生衍射现象，但只有障碍物的尺寸与波长相差不多，或比波长小，衍射现象才能明显，故B 选项错误；波的叠加，没有条件限制，故C 选项正确．5．[导学号07420021] 【解析】选BCD.波沿x 轴正方向传播，波的频率为50 Hz ，周期为0.02 s ，经过0.01 s ，质点a 通过的路程为2A ，即为0.4 m ，故A 错误；由图示位置可知，b 点的回复力小于a 点的，因此b 点的加速度小于a 点的加速度，故B 正确；横波沿x 轴正方向传播，此时质点b 的振动方向沿y 轴负方向，速度不为零，而a 点的速度为零，即b 点的速度大于a 点的速度，故C 正确；该波波长λ＝4 m 与障碍物的尺寸相当，故能发生明显的衍射现象，故D 正确．6．[导学号07420022] 【解析】选B.v 是声波的传播速度，与波源是否移动无关，是不变量；当接收器不动声源移动时，接收器收到的频率为：ν＝vv －u f ，当u 增大时，根据公式可得到接收到的频率增大．综上所述，B 正确．7.[导学号07420023] 【解析】选C.本题重点分析D 选项．由题中所给图形及条件可知，B 点应在波峰，D 点应在波谷，E 点在平衡位置处，示意图如图所示，再根据图中波面可判断出波由B 传到D ，画出下一时刻波形图可知E 点向上振动．由v ＝λT得T ＝λv ＝0.42.0 s ＝0.2 s ，经Δt ＝0.05 s ＝14T ，E 到达最大位移处，离开平衡位置的位移应为两个合振幅值4 cm ，故D 错．8．[导学号07420024] 【解析】选C.波的频率与波源的振动频率相同，与介质无关，所以f 1＝f 2，由图知32λ1＝L ，3λ2＝L ，得λ1＝2λ2，由v ＝λf ，得v 1＝2v 2，故C 选项正确．9．[导学号07420025] 【解析】选ABC.从图象可知波长λ＝8 m ，经过Δt ＝1.2 s 时间，恰好第三次重复出现图示的波形，可知周期T ＝0.4 s ，从而确定波速v ＝λT ＝20 m/s ，Δt ＝1.2s 时间内质点P 经过的路程s ＝4A ×3＝120 cm ，由于不知道波的传播方向，故t ＝0.6 s 时，质点P 的振动方向不确定，但由于t ＝0.6 s ＝1.5T ，可以确定该时刻的波形图，故A 、B 、C 正确．10．[导学号07420026] 【解析】选D.该波的波长λ＝v f ＝10050m ＝2 m ，x P ＝3.5 m ＝λ＋34λ，|x Q |＝3 m ＝λ＋12λ，此时P 、Q 两质点的位移方向相反，但振动方向相同，选项D 正确． 11．[导学号07420027] 【解析】选B.考虑两列波在传播过程中的干涉．设该同学从中点出发向某一端点移动的距离为x ，则两列波传到该同学所在位置的波程差Δs ＝(25 m ＋x )－(25 m －x )＝2x ，因为0≤x ≤10 m ，则0≤Δs ≤20 m ，又因波长λ＝5 m ，则Δs 为λ整数倍的位置有5个，5个位置之间有4个间隔，所以人感觉到声音由强变弱的次数为4次，选项B 正确．12．[导学号07420028] 【解析】选B.由题图知λ＝8 m ，已知T ＝0.8 s ，所以v ＝λT ＝10 m/s ，若波沿x 轴的正方向传播，则Δx ＝nλ＋λ4＝(8n ＋2)m ，因为Δt ＞5T ，选项A 、C 错误；若波沿x 轴的负方向传播，则Δx ＝nλ＋3λ4＝(8n ＋6)m ，由于Δt ＞5T ，所以n ≥5，当n＝5时，Δx ＝46 m ，选项B 正确，D 错误．13．[导学号07420029] 【解析】声波从左侧小孔传入管内向上、向下分别形成两列频率相同的波，若两列波传播的路程相差半个波长，则振动相消，所以此处振幅为零；若传播的路程相差一个波长，振动加强，则此处声波的振幅等于原振幅的2倍．【答案】相同等于零等于原振幅的2倍 14．[导学号07420030] 【解析】(1)如图所示．(2)从题图读出λ＝15×10－3 m ，求出v ＝λf ＝1 500 m/s ，s ＝v t 2＝3 000 m.【答案】(1)如解析图所示 (2)3 000 m15．[导学号07420031] 【解析】(1)若波沿x 轴正方向传播， t 2－t 1＝T 4＋nT ，得：T ＝0.024n ＋1s波速v ＝λT ＝400(4n ＋1)m/s(n ＝0，1，2，…)若波沿x 轴负方向传播，t 2－t 1＝34T ＋nT得：T ＝0.024n ＋3s波速v ＝λT ＝400(4n ＋3)m/s(n ＝0，1，2，…)．(2)若波沿x 轴负方向传播， t 2－t 1＝3T 4＋T ，T ＝0.027s 所以波速v ＝λT ＝2 800 m/s.【答案】(1)见解析 (2)2 800 m/s16．[导学号07420032] 【解析】(1)由“上下坡”法知此波沿x 轴负方向传播在t 1＝0到t 2＝0.55 s 这段时间里，质点P 恰好第3次到达y 轴正方向最大位移处则有⎝⎛⎭⎫2＋34T ＝0.55 s ，解得T ＝0.2 s 由图象可得简谐波的波长为λ＝0.4 m 则波速v ＝λT＝2 m/s.(2)在t 1＝0至t 3＝1.2 s 这段时间，质点Q 恰经过了6个周期，即质点Q 回到始点，由于振幅A ＝5 cm所以质点Q 运动的路程为 L ＝4A ×6＝4×5×6 cm ＝120 cm.(3)质点Q 经过6个周期后恰好回到始点，则相对于平衡位置的位移为x ＝2.5 cm. 【答案】(1)2 m/s 沿x 轴负方向 (2)120 cm (3)2.5 cm。

同步备课套餐之物理教科3-4讲义：第2章机械波 1

1机械波的形成和传播［学习目标] 1.知道机械波的产生条件，理解机械波的形成过程。

2.知道横波和纵波的概念.3.知道机械波传播的特点。

4.掌握波的传播方向与质点振动方向的关系．一、机械波的形成和传［导学探究]如图1所示,手拿绳的一端，上下振动一次，使绳上形成一个凸起状态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动．如果在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记的运动．（1）红色标记做什么运动?（2）为什么会看到凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动?图1答案(1)红色标记做上下振动（2)绳子一端振动，带动绳子上相邻部分振动，依次逐渐引起整个绳子振动，由于后面的点总是比前面的点落后，所以会看到凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动．[知识梳理］1．机械波的形成和传播(以绳波为例）(1)绳上的各小段可以看做质点．(2)由于绳中各部分之间都有相互作用的弹力联系着，先运动的质点带动后一个质点的运动，依次传递，使振动状态在绳上传播．2．介质能够传播振动的物质．3．机械波(1）定义:机械振动在介质中的传播．（2)产生的条件①要有引起初始振动的装置，即波源．②要有传播振动的介质．(3)机械波的特点①前面质点带动后面质点的振动，后面质点重复前面质点的振动，并且离波源越远，质点的振动越滞后．②各质点振动周期都与波源振动周期相同．③介质中每个质点的起振方向都和波源的起振方向相同．④波传播的是振动这种形式，而介质的每个质点只在自己的平衡位置附近振动，并不随波迁移．⑤波在传播“振动”这种运动形式的同时，也在传递能量，而且可以传递信息．［即学即用]判断下列说法的正误．（1)波的传播方向就是质点振动的方向．（×)（2)当绳波向右传播时,质点也随着向右迁移．(×)(3)有机械波一定有机械振动，有机械振动一定有机械波．(×)(4)机械波的传播过程也是能量的传递过程．（√）(5)在绳波的形成和传播中，波源停止振动，波也停止传播．（×)二、横波与纵波［导学探究]如图2所示的绳波中，质点振动方向和波的传播方向之间有什么关系？如图3所示的弹簧波中质点振动方向和波的传播方向之间有什么关系？图2图3答案垂直平行［知识梳理］1．波的分类按介质中质点的振动方向和波的传播方向的关系不同，常将波分为横波和纵波．2．横波(1）定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向垂直的波．（2)标识性物理量①波峰:凸起来的最高处．②波谷：凹下去的最低处．3．纵波（1）定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向平行的波．（2)标识性物理量①密部：介质中质点分布密集的部分．②疏部:介质中质点分布稀疏的部分．4．简谐波如果传播的振动是简谐运动，这种波叫做简谐波．[即学即用］判断下列说法的正误．(1）区分横波和纵波的依据是质点沿水平方向还是沿竖直方向振动．(×)(2）在纵波中各质点的振动方向与波的传播方向相同．（×）(3)声波是纵波,地震波是横波．(×）（4)横波有波峰和波谷,而且波峰和波谷是相互间隔的．(√）一、机械波的特点波动过程中介质中各质点的运动规律波动过程中介质中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同，其运动特点可用三句话来描述：（1)先振动的质点带动后振动的质点；（2）后振动的质点重复前面质点的振动；（3）后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点．概括起来就是“带动、重复、落后”．例1(多选)如图4所示为沿水平方向的介质中的部分质点,相邻两质点的距离相等，其中O为波源，设波源的振动周期为T,从波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时，经错误!质点1开始振动，则下列说法中正确的是（)图4A．介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的,但图中质点9起振最晚B．图中所画出的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的C．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点7通过相同的位置时落后错误!D．只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动答案ACD解析从题图可知，质点9是图中距波源最远的点,尽管与波源起振方向相同，但起振时刻最晚,故A正确,B错误;质点7与质点8比较，质点7在质点8的前面，两质点的振动步调相差错误!，故C正确；质点9比质点1晚2T开始起振，一旦质点9起振后，质点1、9的振动步调就完全一致，故D正确．针对训练1（多选）下列关于机械波的说法中,正确的是________．A．各质点都在各自的平衡位置附近振动B．相邻质点间必有相互作用力C．前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必定落后于前一质点D．各质点随波的传播而迁移E．离波源越远,质点的振动频率越小答案ABC解析波源依靠介质中各相邻质点间的相互作用力使质点依次振动起来,且后一质点的振动必定落后于前一质点,选项B、C正确；质点只在它们各自的平衡位置附近振动，它们振动的频率均与波源的频率相同，选项A正确，E错误；波在传播过程各质点不随波迁移，选项D错误．二、振动与波动的区别与联系1．区别（1）研究对象不同振动是单个质点所表现出的周而复始的运动现象，波动是大量质点表现出的周而复始的运动现象．（2)运动成因不同振动是质点由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力-—回复力的作用．波动是由于介质中质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并将振动形式由近及远传播开去，各质点间存在相互作用的弹力,各个质点都受到回复力作用．（3）运动性质不同质点的振动是变速运动,在同一介质中波动的传播速度不变．2．联系(1)振动是波动的起因，波是振动的传播；（2)有波动一定有振动，有振动不一定有波动；（3）波动的周期等于质点振动的周期，波动和振动都是周期性运动．例2（多选）关于振动和波的关系，下列说法中正确的是（) A．振动是波的成因，波是振动的传播B．振动是单个质点呈现的运动现象,波是许多质点联合起来呈现的运动现象C．波的传播速度就是质点振动的速度D．波源停止振动时，波立即停止传播答案AB解析机械波的产生条件是有波源和介质．由于介质中的质点之间相互作用，一个质点的振动带动相邻质点的振动由近及远传播而形成波，所以选项A和B正确;波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质中其速度大小不变,而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化，选项C错误；波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播，当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而停止传播，选项D错误．针对训练2（多选）关于机械波和机械振动,下列说法中正确的是()A．机械振动就是机械波，机械波就是机械振动B．有机械波，则一定有机械振动C．机械波就是质点在介质中的运动路径D．在波传播方向上各个质点都有相同的振动频率和振幅答案BD解析机械振动在介质中的传播即机械波,A错;波的形成有两个条件，一是要有波源，二是要有介质，所以，有机械波一定有机械振动,B对;在波的形成和传播过程中，各质点不随波迁移,C错；离波源较远的质点依靠前面质点的带动，所以频率、振幅相同，D对．三、波的传播方向与质点振动方向的关系已知波的传播方向，可以判断各质点的振动方向，反之亦然．判断方法一:带动法由波的形成原理可知,后振动的质点总是重复先振动质点的运动，若已知波的传播方向而判断质点振动方向时，可在波源一侧找与该质点距离较近的前一质点,如果前一质点在该质点下方，则该质点将向下运动（力求重复前面质点的运动)，否则该质点向上运动．判断方法二:上下坡法如图5所示,沿波的传播方向，“上坡"的质点向下振动，如A、D、E；“下坡”的质点向上振动，如B、C、F、G、H。

物理机械波知识点总结

物理机械波知识点总结导读：高中物理选修3-4机械波重要知识点描述机械波的物理量——波长、波速和频率(周期)的关系⑴波长λ：两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长。

振动在一个周期内在介质中传播的距离等于波长。

⑵频率f：波的频率由波源决定，在任何介质中频率保持不变。

⑶波速v：单位时间内振动向外传播的距离。

波速的大小由介质决定。

波的干涉和衍射衍射：波绕过障碍物或小孔继续传播的现象。

产生显著衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多。

干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，使某些区域振动减弱，并且振动加强和振动减弱区域相互间隔的现象。

产生稳定干涉现象的条件是：两列波的频率相同，相差恒定。

稳定的干涉现象中，振动加强区和减弱区的空间位置是不变的，加强区的振幅等于两列波振幅之和，减弱区振幅等于两列波振幅之差。

判断加强与减弱区域的方法一般有两种：一是画峰谷波形图，峰峰或谷谷相遇增强，峰谷相遇减弱。

二是相干波源振动相同时，某点到二波源程波差是波长整数倍时振动增强，是半波长奇数倍时振动减弱。

干涉和衍射是波所特有的现象。

高中物理选修3-4重要知识点相对论的时空观经典物理学的时空观(牛顿物理学的绝对时空观)：时间和空间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间与时间之间没有任何联系。

相对论的时空观(爱因斯坦相对论的相对时空观)：空间和时间都与物质的运动状态有关。

相对论的时空观更具有普遍性，但是经典物理学作为相对论的特例，在宏观低速运动时仍将发挥作用。

时间和空间的相对性(时长尺短)1.同时的相对性：指两个事件，在一个惯性系中观察是同时的，但在另外一个惯性系中观察却不再是同时的。

2.长度的相对性：指相对于观察者运动的物体，在其运动方向的长度，总是小于物体静止时的长度。

而在垂直于运动方向上，其长度保持不变。

高中物理机械振动和机械波知识点1.简谐运动(1)定义:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫做简谐运动.(2)简谐运动的特征:回复力F=-kx，加速度a=-kx/m，方向与位移方向相反，总指向平衡位置.简谐运动是一种变加速运动，在平衡位置时，速度最大，加速度为零;在最大位移处，速度为零，加速度最大.(3)描述简谐运动的物理量①位移x:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段，是矢量，其最大值等于振幅.②振幅A:振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量，表示振动的强弱.③周期T和频率f:表示振动快慢的物理量，二者互为倒数关系，即T=1/f.(4)简谐运动的图像①意义:表示振动物体位移随时间变化的规律，注意振动图像不是质点的运动轨迹.②特点:简谐运动的图像是正弦(或余弦)曲线.③应用:可直观地读取振幅A、周期T以及各时刻的位移x，判定回复力、加速度方向，判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况.2.弹簧振子:周期和频率只取决于弹簧的劲度系数和振子的质量，与其放置的环境和放置的方式无任何关系.如某一弹簧振子做简谐运动时的周期为T，不管把它放在地球上、月球上还是卫星中;是水平放置、倾斜放置还是竖直放置;振幅是大还是小，它的周期就都是T.3.单摆:摆线的质量不计且不可伸长，摆球的直径比摆线的长度小得多，摆球可视为质点.单摆是一种理想化模型.(1)单摆的振动可看作简谐运动的条件是:最大摆角α(2)单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向并且指向平衡位置的分力.(3)作简谐运动的单摆的周期公式为:①在振幅很小的条件下，单摆的振动周期跟振幅无关.②单摆的振动周期跟摆球的质量无关，只与摆长L和当地的重力加速度g有关.③摆长L是指悬点到摆球重心间的距离，在某些变形单摆中，摆长L应理解为等效摆长，重力加速度应理解为等效重力加速度(一般情况下，等效重力加速度g'等于摆球静止在平衡位置时摆线的张力与摆球质量的比值).4.受迫振动(1)受迫振动:振动系统在周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动.(2)受迫振动的特点:受迫振动稳定时，系统振动的频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率无关.(3)共振:当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，振动物体的振幅最大，这种现象叫做共振.共振的条件:驱动力的频率等于振动系统的固有频率. .5.机械波:机械振动在介质中的传播形成机械波.(1)机械波产生的条件:①波源;②介质(2)机械波的分类①横波:质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波.横波有凸部(波峰)和凹部(波谷).②纵波:质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波.纵波有密部和疏部.[注意]气体、液体、固体都能传播纵波，但气体、液体不能传播横波.(3)机械波的特点①机械波传播的是振动形式和能量.质点只在各自的平衡位置附近振动，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离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动.6.波长、波速和频率及其关系(1)波长:两个相邻的且在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长.振动在一个周期里在介质中传播的距离等于一个波长.(2)波速:波的传播速率.机械波的传播速率由介质决定，与波源无关.(3)频率:波的频率始终等于波源的振动频率，与介质无关.(4)三者关系:v=λf7. ★波动图像:表示波的传播方向上，介质中的各个质点在同一时刻相对平衡位置的位移.当波源作简谐运动时，它在介质中形成简谐波，其波动图像为正弦或余弦曲线.由波的图像可获取的信息①从图像可以直接读出振幅(注意单位)②从图像可以直接读出波长(注意单位).③可求任一点在该时刻相对平衡位置的位移(包括大小和方向)④在波速方向已知(或已知波源方位)时可确定各质点在该时刻的振动方向.⑤可以确定各质点振动的加速度方向(加速度总是指向平衡位置)8.波动问题多解性波的传播过程中时间上的周期性、空间上的周期性以及传播方向上的双向性是导致“波动问题多解性”的主要原因.若题目假设一定的条件，可使无限系列解转化为有限或惟一解9.波的衍射波在传播过程中偏离直线传播，绕过障碍物的现象.衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异.波发生明显衍射现象的条件是:障碍物(或小孔)的尺寸比波的波长小或能够与波长差不多.10.波的叠加几列波相遇时，每列波能够保持各自的.状态继续传播而不互相干扰，只是在重叠的区域里，任一质点的总位移等于各列波分别引起的位移的矢量和.两列波相遇前、相遇过程中、相遇后，各自的运动状态不发生任何变化，这是波的独立性原理.11.波的干涉:频率相同的两列波叠加，某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象，叫波的干涉.产生干涉现象的条件:两列波的频率相同，振动情况稳定.[注意]①干涉时，振动加强区域或振动减弱区域的空间位置是不变的，加强区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之和，减弱区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之差.②两列波在空间相遇发生干涉，两列波的波峰相遇点为加强点，波峰和波谷的相遇点是减弱的点，加强的点只是振幅大了，并非任一时刻的位移都大;减弱的点只是振幅小了，也并非任一时刻的位移都最小. 如图若S1、S2为振动方向同步的相干波源，当PS1-PS2=nλ时，振动加强;当PS1-PS2=(2n+1)λ/2时，振动减弱。

高中物理选修3-4 机械波“横波和纵波横波的图象”知识点

高中物理选修3-4知识点
机械波横波和纵波横波的图象
1）机械波
⑴产生机械波的条件：振源，介质——有机械振动不一定形成机械波
有机械波一定有机械振动
⑵机械波的波速由介质决定，同一类的不同机械波在同一介质中波速相等。

与振源振动的快慢无关
⑶机械波传递的是振动形式（由振源决定）、能量（由振幅体现）、信息
2）机械波可分为横波与纵波
横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。

特点：有波峰、波谷.
只能在固体中传播（条件：剪切形变），为方便将水波认为是横波纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上.特点：有疏部、密部.
气体、液体只能传递纵波
3）波的独立传播与叠加
4）次声波与超声波
次声波：频率小于20Hz，波长长，易衍射，传播距离远，研究与应用刚起步超声波：频率大于20000Hz，波长短，直线传播效果好（声纳），穿透能力强（几厘米厚的金属）。

应用广泛：声纳、B超、雷达、探伤、超声加湿、制照相乳胶
5）横波图象：表示某一时刻各个质点离开平衡位置位移情况。

后一质点的振动总是重复前一质点的振动；特别要能判断质点振动方向或波的传播方向。

注意：（1）周期性、方向性上引起的多解可能性；
（2）波传播的距离与质点的路程是不同的。

6）波动图象表示“各个质点”在“某一时刻”的位移，振动图象则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移。

1。

0《机械波》教材分析

讲的，学生可能遗忘，可根据学生实际进行适当复习． • 2、波是一种重要而又普遍的运动形式，也是高中物理学习的一个难点．课本对波的概念没有由定义出发，而是从单个绳波开始，讲解波的产生和传播，通过比喻、模拟和多幅图片，使学生比较形象地、步步深入地认识波的形成，明确波是传递能量的一种方式．学生对波的认识和理解需要一个过程，教学中不可急于求成，注意不要过多在概念上讨论，而要多举学生常见的或易于了解的实例、比喻或模拟，帮助学生逐步体会和理解． • 3、多借助图像、仪器、视频辅助教学，可以更多让学生得出结论
• 教学时注意 • 1、讲清楚波动图像的得来和物理意义、用途，
并学会画出图像。 • 2、可以列表对比波动图像和振动图像区别包括对象（整体与个体）、坐标、意义（时刻与一段时间）、用途 • 3、让学生学会画出下一时刻波形图（课后练习）。
3. 波长、频率和波速
• 教学重点、难点
1.理解波长、频率和波速的物理意义。 2.理解波长、频率和波速之间的关系，并会应用这一关系式进行计算和分析问题
教材分析和教学建议
1. 第一单元：第一节、第二节和第三节。讲波的形成、传播、图象和描述。 2. 第二单元：第四节和第五节。讲波的反射和折射；以及波的特有现象：衍射和干涉。 3. 第三单元：第六节。介绍多普勒效应播(1课时） 2.波的图像（1课时） 3.波长、频率和波速（2课时） 4.惠更斯原理波的反射和折射（1课时） 5.波的干涉、衍射（1课时） 6.多普勒效应（1课时） 7.检测练习（1课时）
3、对于干涉现象的理解，需要一定的空间想象力，有的学生一下子不容易理解，应适当给予指点．可借助多种教学手段（如多张图片，计算机模拟等），尽可能形象、直观地帮助学生理解和想象． 4、与对衍射现象的要求相同，高中阶段对干涉现象也不从理论上进行讨论．教学中要注意掌握教学要求，避免增加难度．如课本中只是就产生干涉的特殊情况，即振源的振动步调相同（同相位）的情况叙述了波的干涉．

高中物理选修3-4、3-5知识点总结

高中物理选修3-4知识点总结1．波的特征量及其关系（1）波长：波动过程中，对平衡位置的位移总相等的两相邻质点的距离叫波长；（2）频率：波的频率由波源的振动频率决定，在任何介质中，频率保持不变；（3）机械振动在介质中的传播的距离和所用时间的比值叫波速，波速由介质本身的性质所决定（若光还和光的频率有关），在不同介质中波速是不同的。

（v =λ/T ）2．介质中质点运动的特征：（1）每个质点都在自己平衡位置附近作振动，并不随波迁移；（2）后振动的质点振动情况总是落后于相邻的先振动的质点的振动3．波动图象（1）规定用横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各个质．．．点．偏离平衡位置的位移，连结各质点位移量末端得到的曲线叫做该时刻波的图象(2)用“同侧法”判断波动图像中质点的速度方向，用作切线判断振动图像中质点的速度方向（3）在一个周期内质点沿y轴振动通过路程4A，1/4个周期不一定是A；波沿x轴匀速传播λ，1/4个周期一定是λ/44、波长、波速和频率（周期）的关系：v =△x/△t=λf=λ/ T。

5、波绕过障碍物的现象叫做波的衍射，能够发生明显的衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比波．．长小．．，或者跟波长相差不多。

d≤λ(超声波（它是机械波非电磁波）定位原理：频率大，波长小不易衍射，直线传播性好)6、产生干涉的必要条件是：两列波源的频率必须相同，干涉区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的充要条件：（1）最强：该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍，即δ=nλ；（2）最弱：该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍δ= ；，即。

根据以上分析，在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加强．．．．。

(振动加强的点还是做简谐运动，某．．．．；振动减弱点始终减弱时刻位移可能为零)7、声波是纵波，能在空气、液体、固体中传播．声波在固体中波速大于液体大于气体．现象叫多普勒效应。

当波源与观察者相互靠近．．．．。

2022年高考+联考模拟物理试题分项版解析专题13 机械振动和机械波(选修3-4)(解析版)

一、选择题 1．【2022·北京卷】如图所示，弹簧振子在M 、N 之间做简谐运动。

以平衡位置O 为原点，建立Ox 轴。

向右为x的轴的正方向。

若振子位于N 点时开头计时，则其振动图像为【答案】A【解析】由于向右为正方向，振子位于N 点时开头计时，所以0时刻位移为正，在正向最大位移处，将向左运动，即向负方向运动，故A 正确。

【考点定位】简谐振动图像【方法技巧】在考纲上简谐振动这一块要求同学能从振动图象上猎取信息，会求简谐运动的路程和位移，以及把握简谐运动的表达式sin x A t ωϕ=+（）。

2．【2022·天津卷】在均匀介质中坐标原点O 处有一波源做简谐运动，其表达式为π5sin()2y t =，它在介质中形成的简谐横波沿x 轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x =12 m 处，波形图象如图所示，则A ．此后再经6 s 该波传播到x =24 m 处B ．M 点在此后第3 s 末的振动方向沿y 轴正方向C ．波源开头振动时的运动方向沿y 轴负方向D ．此后M 点第一次到达y =–3 m 处所需时间是2 s 【答案】AB【解析】波的周期T =4 s ，波长λ=8 m ，波速 2 m/s v Tλ==，则再经过6 s ，波传播的距离为x =vt =12 m ，【考点定位】机械波的传播、质点的振动【名师点睛】此题考查了质点的振动及机械波的传播；要知道质点振动一个周期，波向前传播一个波长的距离；各个质点的振动都是重复波源的振动，质点在自己平衡位置四周上下振动，而不随波迁移；能依据波形图及波的传播方向推断质点的振动方向。

3．【2022·四川卷】简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P 、Q 是传播方向上相距10 m 的两质点，波先传到P ，当波传到Q 开头计时，P 、Q 两质点的振动图像如图所示。

则A ．质点Q 开头振动的方向沿y 轴正方向B ．该波从P 传到Q 的时间可能为7 sC ．该波的传播速度可能为2 m/sD ．该波的波长可能为6 m【答案】AD【解析】由图线可知，质点Q 开头起振的方向沿y 轴正方向，选项A 正确；振动由P 向Q 传播，由图线可知T =6 s ，故振动从P 传到Q 的时间可能为(nT +4) s=v (6n +4) s ，（n =1、2、3、……），故不行能为7 s 选项B 错误；依据（nT +4）v =10 m 可得10m/s 64v n =+（n =1、2、3、……），故波速不行能为2 m/s ，选项C 错误；依据60m 64vT n λ==+，当n =1时，λ=6 m ，选项D 正确；故选AD 。

高中物理选修3-4机械波知识点

高中物理选修3-4机械波知识点机械波是物理选修3-4课本的内容，高中生要学习哪些知识点?下面是店铺给大家带来的高中物理选修3-4机械波知识点，希望对你有帮助。

高中物理选修3-4机械波知识点1、机械波：机械振动在介质中的传播过程叫机械波，机械波产生的条件有两个：一是要有做机械振动的物体作为波源，二是要有能够传播机械振动的介质。

2、横波和纵波：质点的振动方向与波的传播方向垂直的叫横波。

质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的叫纵波。

气体、液体、固体都能传播纵波，但气体和液体不能传播横波，声波在空气中是纵波，声波的频率从20到2万赫兹。

3、机械波的特点：⑴每一质点都以它的平衡位置为中心做简振振动;后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动。

⑵波只是传播运动形式(振动)和振动能量，介质并不随波迁移。

4、横波的图象：用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。

简谐波的图象是正弦曲线，也叫正弦波。

简谐波的波形曲线与质点的振动图象都是正弦曲线，但他们的意义是不同的。

波形曲线表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移，振动图象则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移。

高中物理选修3-4重要知识点①简谐振动物体的周期和频率是由振动系统本身的条件决定的。

②单摆周期公式中的l是指摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离，一般也叫等效摆长。

单摆周期公式中的g，由单摆所在的空间位置决定，还由单摆系统的运动状态决定。

所以g也叫等效重力加速度。

由此可知，地球表面不同位置、不同高度，不同星球表面g值都不相同，因此应求出单摆所在地的等效g¢值代入公式，即g不一定等于9.8m/s2。

单摆系统运动状态不同g值也不相同。

例如单摆在向上加速发射的航天飞机内，设加速度为a，此时摆球处于超重状态，沿圆弧切线的回复力变大，摆球质量不变，则重力加速度等效值g¢=g+a。

再比如在轨道上运行的航天飞机内的单摆、摆球完全失重，回复力为零，则重力加速度等效值g¢=0，周期无穷大，即单摆不摆动了。

6选修3-4 第十二章机械波-波的形成与传播-教案

教学过程一、复习预习我们接触到一种广泛存在的运动形式——波动，请同学们再举出几个有关波的例子，水波、声波、地震波等等。

水波、声波、地震波都是机械波，无线电波、光波都是电磁波。

这一章我们学习机械波的知识，以后还会学习电磁波的知识。

二、知识讲解课程引入：我们之前学过的直线运用、圆周运动一样，都是我们自然界广泛存在的运动形式。

我们把水波、绳波、声波这些波动都叫做机械波，这一章我们就来学习机械波的知识。

首先一起来学习机械波的第一节内容：波的形成和传播。

绳波的演示：将绳子的一端固定，用手握住绳子的另一端抖动绳子，产生一列凹凸相间的波在绳子上传播。

用手抖动绳子为绳子动起来提供动力和能量，所以从刚才的现象中我们可以知道:要形成人浪的波动，就要让一名同学先运动，他就是波形成的一个必备条件，同理手也是绳波形成的条件，我们把这个条件叫做波源。

产生机械波的条件: 波源空气作为一种有弹性的物质，可以传递来自声源的作用力，将振动最终传播到耳中，使我们听到声音。

我们把像空气这种能够传递相互作用的物质叫做介质。

因此波形成的另一个必备条件是：介质只要具备了波产生的两个条件：波源与介质，波就可以产生了。

波源的振动带动和它相连的介质的振动。

而由于介质能发生相互作用，使得与这部分相连的部分也开始振动，依次传递便形成了波。

1、从振动的先后角度来看，沿波的传播方向，介质中各质点由波源开始由近及远依次开始振动；2、对于介质中的各质点只在平衡位置附近做机械振动，并不随波迁移。

这说明波传播的不是介质中的各质点，那传播的究竟是什么呢？我们看到的只是前一个质点的振动会依次传递给后面的质点，所以波传播的是波源的振动形式。

3、由于振动是有能量的，所以传播的也是能量。

考点/易错点3、机械波的分类波的方向与振动方向相互垂直；弹簧波传播的方向与振动方向相互平行，我们把像绳波这样，波传播的方向与振动方向相互垂直的波，叫做横波；把像弹簧波这样，波传播的方向与振动方向相互平行的波，叫做纵波。

选修3-4《波的形成和传播》教案

《12.1 波的形成和传播》学科：物理授课教师：姜恩海授课班级：高二（3）班一、教材分析《12.1 波的形成和传播》是新人教版高中物理选修3-4第十二章第一节的教学内容，主要学习机械波的形成过程，机械波的分类，可以说课程内容比较简单。

本节是对前面知识的提升，又是后面波动知识的基础。

二、教学目标1、知识目标：①知道直线上机械波的形成过程②知道什么是横波和纵波,知道波峰、波谷和密部和疏部③知道波在传播运动形式的同时也传递了能量2、能力目标：①培养学生进行科学探索的能力②培养学生观察、分析和归纳的能力3、情感、态度和价值观目标：通过对波动现象的研究培养学生的空间想象能力和思维能力三、教学重点、难点分析机械波的形成过程及传播规律是本节课的重点，也是本节课的难点。

四、教学方法和教具实验探索和多媒体辅助教学，需要准备绳子、波动演示箱。

五、教学过程(一)复习旧知：提问：什么是机械振动？什么是简谐运动？学生答：机械振动：物体在平衡位置附近的往复运动．简谐运动：物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力的作用下的振动．(二)情景导入、展示目标。

提问：向平静水中,投石子会看到什么现象？以石子击水点为中心，振动（波浪）远离中心向四周传播，直到很远。

［演示］绳子一端固定，手拿另一端水平拉直，上下抖动．看到什么现象？（激发兴趣，引出课题）在这两个简单的例子中，我们接触到一种广泛存在的运动形式——波动，请同学们再举出几个有关波的例子。

（学生举例，活跃气氛；让学生在大量生活实例中感触波的存在，增强感性认识。

）学生会列举水波、声波、无线电波、光波。

教师启发，大家听说过地震吗？学生会想到地震波。

水波、声波、地震波都是机械波，无线电波、光波都是电磁波。

这一章我们学习机械波的知识，以后还会学习电磁波的知识。

（三）合作探究、精讲点拨现在学习第一节，波的形成和传播。

通过以上几个例子，师生共同分析，得出波产生的条件：① 振源：激发波动的振动系统（也称波源）②介质：波借以传播的物质波是怎样形成的呢？为什么会有不同的波形？波传播的是什么呢？（设置疑问，激发学生的探究欲望）探究、波的形成和传播实验（一）理论分析：（以绳波为例，用白纸和磁铁演示，引导同学们动手画出相对应波形图）设想把绳分成许多小部分每一小部分可以看成质点，质点与质点之间有相互作用力。

高中物理第十二章机械波第1节波的形成和传播讲义(含解析)新人教版选修3-4-新人教版高二选修

第1节波的形成和传播1.波的传播过程中，各质点的周期均与波源的振动周期相同。

2．波在传播时，是前一质点带动后一质点振动，离波源越远，质点振动越滞后。

3．各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。

4．质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，叫横波，质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，叫纵波。

一、波的形成和传播1．形成原因：以绳波为例(如图所示)(1)可以将绳分成许多小部分，将每一部分看做质点。

(2)在无外来扰动之前，各个质点排列在同一直线上，各个质点所在的位置称为各自的平衡位置。

(3)由于外来的扰动，会引起绳中的某一质点振动，首先振动的这个质点称为波源。

(4)由于绳中各质点之间存在着相互作用力，作为波源的质点就带动周围质点振动，并依次带动邻近质点振动，于是振动就在绳中由近及远地向外传播。

2．介质(1)定义：波借以传播的物质。

(2)特点：组成介质的质点之间有相互作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动。

二、横波和纵波定义标识性物理量实物波形横波质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波(1)波峰：凸起的最高处(2)波谷：凹下的最低处纵波质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波(1)密部：质点分布最密的位置(2)疏部：质点分布最疏的位置三、机械波1．定义机械振动在介质中传播，形成机械波。

2．产生条件(1)要有机械振动。

(2)要有传播振动的介质。

3．机械波的实质(1)传播振动这种运动形式。

(2)传递能量的一种方式。

依靠介质中各个质点间的相互作用力而使各相邻质点依次做机械振动来传递波源的能量。

1．自主思考——判一判(1)质点振动的平衡位置不断转换即形成波。

(×)(2)在绳波的形成和传播中，所有质点同时运动，同时停止运动。

(×)(3)在绳波的形成和传播中，所有质点的运动是近似的匀速直线运动。

(×)(4)机械波传播的是能量和振动形式，机械波不能在真空中传播。

(√)(5)横波在固体、液体、气体中都能传播，纵波只能在气体中传播。

第1节机械振动

第十四章
命题点一命题点二
第1节
机械振动
必备知识
关键能力
考情概览
命题点三
-13-
关于平衡位置 O 对称的两点,速度的大小、动能、对称性特征势能相等,相对平衡位置的位移大小相等;由对称点到平衡位置 O 用时相等
第十四章
命题点一命题点二
第1节
机械振动
必备知识
关键能力
考情概览
命题点三
-14-
典例1(多选)(2018· 天津卷)一振子沿x轴做简谐运动,平衡位置在坐标原点。t=0时振子的位移为-0.1 m,t=1 s时位移为0.1 m,则( ) 关闭
第十四章
机械振动和机械波 (选修3-4)
第十四章
第1节
机械振动
必备知识关键能力
考情概览
-2-
考点及要求简谐运动 Ⅰ 简谐运动公式和图象 Ⅱ 单摆、单摆的周期公式 Ⅰ 受迫振动和共振 Ⅰ 机械波、横波和纵波 Ⅰ 横波的图象 Ⅱ 波速、波长和频率 (周期)的关系 Ⅰ
命题视角
对于振动与波,高考试题均立足于对基础知识和基本研究方法的考查。
第十四章
第1节
机械振动
必备知识关键能力
考情概览
-3-
考点及要求
命题视角复习指要考查点有简谐运动、振动的周期和频率、共振、波波的干涉和衍射现长、单摆的周期公式、机象 Ⅰ 械波的波长、频率、波速多普勒效应 Ⅰ 关系、波的叠加、干涉和实验:探究单摆的运衍射等,应结合振动图象和动、用单摆测定重波的图象理解掌握。最近力加速度几年计算题考查倾向振动的周期性和波的问题的多解问题。
第十四章
命题点一命题点二

人教版高二物理选修3-4第12章机械波基础知识梳理

第十二章机械波12.1 波的形成和传播一、机械波的形成1．机械波的定义机械振动在介质中传播，形成机械波。

即波源和介质是波的形成条件2．介质（1）定义：波借以传播的物质。

（2）特点：组成介质的质点之间有相互作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动。

说明：介质是能够传播机械振动的物质，其状态可以是固、液、气三态中的任意一种。

3．机械波的形成（1）动力学观点：介质质点间存在相互作用力，介质中前面的质点带动后面的质点振动，将波源的振动形式向外传播。

（2）能量观点：介质中前后质点间存在相互作用力，因而相互做功，从而将波源能量向外传播。

特别提醒（1）机械波的形成是介质中各质点集体运动的结果，个别质点振动不能形成波。

（2）单个质点是在平衡位置附近往复运动，并不随波迁移。

（3）所有质点前面带后面，后面学前面。

4．波的特点(1)振幅：像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同。

(2)周期：各质点振动的周期均与波源的振动周期相同。

(3)步调：离波源越远，质点振动越滞后。

(4)运动：各质点只在各自的平衡位置附近做往复振动，并不随波迁移。

(5)实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也传递能量和信息。

二、机械波的传播1．机械波传播的是波源的振动形式介质中各质点并不随波迁移，而是在自己的平衡位置附近振动，各质点都做受迫振动，其振幅和频率（或周期）都与波源的相同，各质点的起振方向也与波源的相同，但振动并不同步，离波源越远的质点振动越滞后。

2．机械波传播的是波源的提供的能量介质中各质点靠弹力相互作用，前一质点带动后一质点振动，后一质点跟着前一质点振动，故可根据前一质点的位置来确定后一质点的运动方向。

若不计能量损失，在均匀介质中各质点振动的振幅应相同。

3．机械波传播的是波源的信息我们用语言进行交流就是利用声波传递信息的。

4．机械波的传播特点（1）波的传播可以脱离波源的振动而独立存在，也就是说机械波一旦形成，运动形式和能量就会向外传播，即使波源的振动停止波也不会停止传播。

高中物理第12章机械波第1节波的形成和传播课件新人教版选修3-4

②疏部：质点分布__最__疏____的位置
机械波
1．介质 (1)定义：绳、弹簧、水、空气等___波_____借以传播的物质。 (2)特点：组成介质的质点之间有_相__互__作__用_，一个质点的振动会引起相邻质点的振动。 2．形成机械振动在__介__质____中传播，形成机械波。 3．两个产生条件 (1)要有__振__源____。 (2)要有传播振动的__介__质____。
4．传递的三个特点 (1)介质中的机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只有 __振__动____这种运动形式。 (2)波是传递_能__量_____的一种方式。 (3)波可以传递__信__息____。
『判一判』 (1)在水平方向传播的波为横波。( × ) (2)在机械波中各质点不随波的传播而迁移。( √ ) (3)机械波的形成和传播中，所有质点同时运动，同时停止运动。( × ) (4)机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同。( √ ) (5)纵波指的是质点的振动方向和波的传播方向垂直的波。( × ) (6)横波中分密部和疏部，纵波中分波峰和波谷。( ×)
机械波按质点振动方向与波传播方向的关系可分为横波和纵波。
(1)(多选)关于介质中质点的振动方向和波的传播方向，下列说法正确的是(
) BC A．在横波中二者方向有时相同
B．在横波中二者方向一定不同
C．在纵波中二者方向有时相同 D．在纵波中二者方向一定不同
(2)如图所示，若一列横波在x轴上传播，a点是波传播方向上的某一质点，则质点a的振动方向一定上下振动吗？
复习课件
高中物理第12章机械波第1节波的形成和传播课件新人教版选修3-4
第十二章
机械波
〔情景切入〕波是常见的运动现象，自然界里有各种各样的波，其中水波、声波是我们熟悉的。那么，波是怎样产生的？它有哪些规律？〔知识导航〕本章在机械振动的基础上学习波动的基础知识。波动是振动在介质中的传播而形成的，是自然界中一种普遍的运动形式。本章通过波的形成、波的描述、波的图象、波的传播规律、波的反射、折射、干涉、衍射等现象来学习波的基础知识，了解波的特性，为以后学习打下扎实的基础。波动是以振动为基础的一种运动形式，它研究的是波的传播方向上参与波动的一系列质点的运动规律。因此机械波的形成就构成了本章的难点，而形象的描绘机械波传播的波的图象是本章的重点。

2021版高三物理一轮复习课件选修3-4机械振动机械波光电磁波与相对论第1讲机械振动

解析根据单摆周期公式 T＝2π gl 可以知道，在同一地点，重力加速度 g 为定值，故周期的平方与其摆长成正比，故选项 A 正确；弹簧振子做简谐振动时，只有动能和势能相互转化，根据机械能守恒条件可以知道，振动系统的势能与
动能之和保持不变，故选项 B 正确；根据单摆周期公式 T＝2π gl 可以知道，单摆的周期与质量无关，故选项 C 错误；当系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率，故选项 D 正确；若弹簧振子初始时刻的位置在平衡位置，知道周期后，可以确定任意时刻运动速度的方向，若弹簧振子初始时刻的位置不在平衡位置，则无法确定，故选项 E 错误。答案 ABD
图2
C.第3 s末振子的速度为正向的最大值
D.从第1 s末到第2 s末振子在做加速运动
E.第1 s末和第3 s末两个时刻振子的振动方向相反
解析由图象知,周期T＝4 s,振幅A＝8 cm,A正确;第2 s末振子到达负向最大位移位置,速度为零,加速度为正向的最大值,B错误;第3 s末振子经过平衡位置,速度达到最大值,且向正方向运动,C正确;从第1 s末到第2 s末振子由平衡位置运动到达负向最大位移位置,速度逐渐减小,做减速运动,D错误;第1 s末振子向负方向运动,第3 s末振子向正方向运动,E正确。答案 ACE
2.(多选)一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为y＝0.1sin 2.5πt,位移y的单位为 m,时间t的单位为s,则( ) A.弹簧振子的振幅为0.1 m B.弹簧振子的周期为0.8 s C.在t＝0.2 s时,振子的运动速度最大 D.在任意0.2 s时间内,振子的位移均为0.1 m E.在任意0.8 s时间内,振子的路程均为0.4 m
图1 做受迫振动的物体,它的驱动力的频率与固有频率越接近,其振幅就越大,当二者_______相时等,振幅达到最大,这就是共振现象。共振曲线如图1所示。

教科版高中物理选修3-4 机械振动+机械波

（1）振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离叫做振动的振幅。

①振幅是标量。

②振幅是反映振动强弱的物理量。

（2）周期和频率：①振动物体完成一次全振动所用的时间叫做振动的周期。

②单位时间内完成全振动的次数叫做全振动的频率。

它们的关系是T=1/f 。

在一个周期内振动物体通过的路程为振幅的4倍；在半个周期内振动物体通过的路程为振幅2倍；在1/4个周期内物体通过的路程不一定等于振幅 3）简谐运动的表达式：)sin(ϕω+=t A x 4）简谐运动的图像：振动图像表示了振动物体的位移随时间变化的规律。

反映了振动质点在所有时刻的位移。

从图像中可得到的信息： ①某时刻的位置、振幅、周期②速度：方向→顺时而去；大小比较→看位移大小 ③加速度：方向→与位移方向相反；大小→与位移成正比 3、简谐运动的能量转化过程：1）简谐运动的能量：简谐运动的能量就是振动系统的总机械能。

①振动系统的机械能与振幅有关，振幅越大，则系统机械能越大。

②阻尼振动的振幅越来越小。

2）简谐运动过程中能量的转化：系统的动能和势能相互转化，转化过程中机械能的总量保持不变。

在平衡位置处，动能最大势能最小，在最大位移处，势能最大，动能为零。

（二）简谐运动的一个典型例子→单摆： 1、单摆振动的回复力：摆球重力的切向分力。

①简谐振动物体的周期和频率是由振动系统本身的条件决定的。

②单摆周期公式中的L是指摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离，一般也叫等效摆长。

4、利用单摆测重力加速度：（三）受迫振动：1、受迫振动的含义：物体在外界驱动力的作用下的运动叫做受迫振动。

2、受迫振动的规律：物体做受迫振动的频率等于策动力的频率，而跟物体固有频率无关。

1）受迫振动的频率：物体做稳定的受迫振动时振动频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。

2）受迫振动的振幅：与振动物体的固有频率和驱动力频率差有关3、共振：当策动力的频率跟物体固有频率相等时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫共振。

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