机械振动与机械波相结合的综合应用
机械振动机械波
机械振动机械波1. 引言机械振动和机械波是机械工程中重要的研究领域，它们在各个行业中都有广泛的应用。
机械振动研究的是物体在受到外力激励后产生的周期性运动，而机械波研究的是物体中能量传递的波动现象。
本文将介绍机械振动和机械波的基本概念、传播特性以及相关应用。
2. 机械振动2.1 振动的基本概念振动是物体围绕其平衡位置做周期性往复运动的现象。
物体在振动过程中会存在振幅、周期、频率等基本参数。
振幅表示振动的最大偏离量，周期表示振动一次所经历的时间，频率表示单位时间内振动的次数。
振动的基本参数可以通过物体的振动函数来描述。
2.2 单自由度振动系统单自由度振动系统是指只有一个自由度的振动系统，最简单的例子是弹簧振子。
弹簧振子由一个弹簧和一个质点组成，当质点受到外力激励时，会产生振动。
弹簧振子的振动可以用简谐振动来描述，简谐振动是一种最简单的周期性振动。
2.3 多自由度振动系统多自由度振动系统是指由多个自由度组成的振动系统，例如多个质点通过弹簧相互连接而成的系统。
多自由度振动系统的振动模式较为复杂，可以通过求解振动微分方程得到系统的振动模式和频率。
3. 机械波3.1 波动的基本概念波动是指能量传递在空间中传播的现象。
波动可以分为机械波和电磁波两大类，其中机械波是需要介质传播的波动现象。
机械波可以通过绳子上的波浪、水波以及地震波等来进行形象化理解。
3.2 机械波的分类根据振动方向和能量传播方向的不同，机械波可以分为横波和纵波两种。
横波是指振动方向垂直于能量传播方向的波动，例如绳子上的波浪；纵波是指振动方向和能量传播方向相同的波动，例如声波。
3.3 机械波的传播特性机械波的传播速度和频率有一定的关系，传播速度等于波动频率乘以波长。
波长是波动中一个完整波动周期所占据的距离。
不同介质中的机械波传播速度不同，波动传播过程中会发生折射、反射、衍射等现象。
4. 机械振动和机械波的应用机械振动和机械波在各个行业中都有广泛的应用。
高考物理二轮复习专题解析—机械振动和机械波
高考物理复习专题解析—机械振动和机械波命题规律 1.命题角度：(1)机械振动；(2)机械波；(3)振动图像和波的图像综合应用.2.常用方法：公式法、图像法.3.常考题型：选择题．考点一机械振动1．简谐运动的规律规律x＝A sin(ωt＋φ)图像反映同一质点在各个时刻的位移受力特征回复力F＝－kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反运动特征靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大；远离平衡位置时，a、F、x都增大，v减小能量特征振幅越大，能量越大．在运动过程中，动能和势能相互转化，系统的机械能守恒周期性特征质点的位移、回复力、加速度和速度均随时间做周期性变化，变化周期就是简谐运动的周期T；动能和势能也随时间做周期性变化，其变化周期为T2对称性特征关于平衡位置O对称的两点，加速度的大小、速度的大小、相对平衡位置的位移大小相等；动能、势能相等2．单摆(1)单摆周期公式T＝2πl g①摆球只受重力和细线拉力，且悬点静止或做匀速直线运动，g为当地重力加速度，在地球上不同位置g的取值不同，不同星球表面g值也不相同．②单摆处于超重或失重状态时等效重力加速度g 0＝g ±a .在近地轨道上运动的卫星加速度a ＝g ，为完全失重，等效重力加速度g 0＝0.(2)回复力：摆球重力沿与摆线垂直方向的分力，F ＝mg sin θ＝－mgl x ＝－kx ，负号表示回复力F 与位移x 的方向相反．(如图所示)①当摆球在最高点时，F 向＝mv 2l＝0，F T ＝mg cos θ.②当摆球在最低点时，F 向＝mv max 2l ，F 向最大，F T ＝mg ＋m v max 2l.例1 (多选)(2022·湖南卷·16(1)改编)下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿竖直方向做频率为1 Hz 的简谐运动；与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动，如图(a)所示．以木棒所受浮力F 为纵轴，木棒水平位移x 为横轴建立直角坐标系，浮力F 随水平位移x 的变化如图(b)所示．已知河水密度为ρ，木棒横截面积为S ，重力加速度大小为g .下列说法正确的是( )A ．x 从0.05 m 到0.15 m 的过程中，木棒的动能先增大后减小B ．x 从0.21 m 到0.25 m 的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小C ．x ＝0.35 m 和x ＝0.45 m 时，木棒的速度大小相等，方向相反D ．木棒在竖直方向做简谐运动的振幅为F 1－F 22ρSg答案 ABD解析 由简谐运动的对称性可知，0.1 m 、0.3 m 、0.5 m 时木棒处于平衡位置，则x 从0.05 m 到0.15 m 的过程中，木棒从平衡位置下方向上移动，经平衡位置后到达平衡位置上方，速度先增大后减小，所以动能先增大后减小，A 正确；x 从0.21 m 到0.25 m 的过程中，木棒从平衡位置上方靠近最大位移处向下运动(未到平衡位置)，加速度方向竖直向下，大小逐渐变小，B 正确；x ＝0.35 m 和x ＝0.45 m 时，由图像的对称性知浮力大小相等，说明木棒在同一竖直高度，竖直方向速度大小相等，方向相反，而这两时刻木棒水平方向速度相同，所以合速度大小相等，方向不是相反，C 错误；木棒底端处于水面下最大位移时，F 1＝ρgSh 1，木棒底端处于水面下最小位移时，F 2＝ρgSh 2，木棒在竖直方向做简谐运动的振幅A ＝h 1－h 22＝F 1－F 22ρSg ，D 正确．例2 (2022·山东潍坊市期末)光滑水平面上做简谐运动的弹簧振子的系统总能量表达式为E ＝12kA 2，其中k 为弹簧的劲度系数，A 为简谐运动的振幅．若小球质量为0.25 kg ，弹簧的劲度系数为25 N/m.起振时系统具有势能为0.06 J 和动能为0.02 J ，则下列说法正确的是( ) A ．该振动的振幅为0.16 mB ．小球经过平衡位置时的速度为0.4 m/sC ．小球的最大加速度为8 m/s 2D ．若小球在位移最大处时，质量突变为0.15 kg ，则振幅变大 答案 C解析 弹簧振子振动过程中系统机械能守恒，则有12kA 2＝0.06 J ＋0.02 J ＝0.08 J ，所以该振动的振幅为A ＝0.08 m ，故A 错误；小球经过平衡位置时，动能为12mv 2＝0.08 J ，所以速度为v＝0.8 m/s ，故B 错误；由牛顿第二定律可知小球的最大加速度为a ＝kAm ＝8 m/s 2，故C 正确；小球在位移最大处时，速度为零，动能为零，所以质量突变为0.15 kg ，不影响系统的机械能，所以振幅不变，故D错误．例3(多选)(2022·广东广州市天河区测试)如图所示，用绝缘细线悬挂的单摆，摆球带正电，悬挂于O点，摆长为l，当它摆过竖直线OC时便进入或离开匀强磁场，磁场方向垂直于单摆摆动的平面向里，A、B点分别是最大位移处．下列说法中正确的是()A．A点和B点处于同一水平面B．A点高于B点C．摆球在A点和B点处线上的拉力大小不相等D．单摆的振动周期仍为T＝2πl g答案AD解析带电小球在磁场中的运动过程中洛伦兹力不做功，所以在整个过程中小球的机械能守恒，所以A点和B点处于同一水平面，则A正确，B错误；小球在A、B点的速度均为0，向心力均为0，细线的拉力大小都等于重力沿细线方向的分力，所以摆球在A点和B点处线上的拉力大小相等，则C错误；由于洛伦兹力始终沿绳的方向，洛伦兹力不做功，不改变小球的动能，不改变小球的速度，也不提供回复力，所以单摆的振动周期与没有磁场时一样，为T＝2πlg，所以D正确．考点二机械波形成条件(1)波源；(2)传播介质，如空气、水等传播特点(1)机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移(2)介质中各质点振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，位移为零(4)一个周期内，波向前传播一个波长波的图像(1)坐标轴：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(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开平衡位置的位移波长、波速和频率(周期)的关系(1)v＝λf；(2)v＝λT波的叠加(1)两个振动情况相同的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为Δx＝nλ(n＝0,1,2，…)，振动减弱的条件为Δx＝(2n＋1)λ2 (n＝0,1,2，…)(2)振动加强点的位移随时间而改变，振幅为两波振幅的和A1＋A2波的多解问题由于波的周期性、波传播方向的双向性，波的传播易出现多解问题波的特性波的干涉波的衍射例4(多选)(2022·四川巴中市一诊)周末，鹏程和小李到清江观光园去秋游，他俩发现公园内湖面上有只游船，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上漂浮的树叶在12秒内共完成了6次全振动，他们又用该手机上“实用工具”中的“AR 测量”测出树叶与他们所在湖边距离是5米，树叶的振动状态传到湖边的时间是10 s ．鹏程10 s 内拍击水面10次让手激起的振动向周围传播，他们最后讨论得到的正确结论是( )A ．游客摇桨激起的水波波长是1 mB ．鹏程用手激起的水波和桨激起的水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 ．鹏程用手激起的水波向远方传播的过程中，各质点的振幅不改变 答案 AC解析 树叶在12秒内共完成了6次全振动，所以振动周期为T ＝126 s ＝2 s ，树叶与他们所在湖边距离是5米，树叶的振动状态传到湖边的时间是10 s ，所以传播速度为v ＝x t ＝510 m/s ＝0.5 m/s ，故水波波长为λ＝vT ＝0.5×2 m ＝1 m ，故A 正确；桨激起的水波的频率为f ＝1T ＝0.5 Hz ，鹏程用手激起的水波的频率为f ′＝1010 Hz ＝1 Hz ，两列波的频率不相等，所以鹏程用手激起的水波和桨激起的水波叠加不能产生干涉图样，故B 错误；波速由介质决定，所以波速不变，由波长λ＝vf 可知，桨激起的水波波长比手激起的水波波长长，故C 正确；由于水波不是简谐波，所以用手激起的水波向远方传播的过程中，各质点的振幅要改变，故D 错误． 例5 (2022·山东泰安市期末)如图，x ＝12 m 处有一质点做简谐运动，其运动方程为y ＝32sin (π2t ) cm.某时刻在介质中形成波形如图所示，振动刚好传播到x ＝4 m 处．则从该时刻起，x ＝0处质点第一次到达y ＝－3 cm 处需要的时间为( )A ．2.5 sB ．4.5 sC ．3 sD ．5 s 答案 B解析 由运动方程可得周期为T ＝2πω＝4 s ，故波速为v ＝λT ＝84 m/s ＝2 m/s ，由题意知振动刚好传播到x ＝4 m 处，所以波向左传播，由上下坡法可知，x ＝4 m 处的质点起振方向向上，所以波从x ＝4 m 处传播到原点处需要时间为t 1＝Δx v ＝42 s ＝2 s ，又在原点处质点开始向上振动，在波传播过程中，所有质点的运动情况相同，则可得在x ＝0处质点从开始振动到第一次到达y ＝－3 cm 处需要的时间为t 2，满足－3 cm ＝32sin(π2t 2) cm ，解得t 2＝2.5 s ，故从该时刻起，x ＝0处质点第一次到达y ＝－3 cm 处需要的时间为t ＝t 1＋t 2＝4.5 s ，故选B. 例6 (多选)(2022·浙江6月选考·16)位于x ＝0.25 m 的波源P 从t ＝0时刻开始振动，形成的简谐横波沿x 轴正负方向传播，在t ＝2.0 s 时波源停止振动，t ＝2.1 s 时的部分波形如图所示，其中质点a 的平衡位置x a ＝1.75 m ，质点b 的平衡位置x b ＝－0.5 m ．下列说法正确的是( )A ．沿x 轴正负方向传播的波发生干涉B ．t ＝0.42 s 时，波源的位移为正C ．t ＝2.25 s 时，质点a 沿y 轴负方向振动D ．在0到2 s 内，质点b 运动总路程是2.55 m 答案 BD解析 波沿x 轴正负方向传播，向相反方向传播的波不会相遇，不会发生干涉，故A 错误；由题图可知，波的波长λ＝1 m ，由题意可知0.1 s 内波传播四分之一波长，可得T4＝0.1 s ，解得T ＝0.4 s ，波源振动了2 s ，即波传播了5个周期，故波源的起振方向与t ＝2.1 s 时、x ＝ 1.5 m 处质点的振动方向相同，则波源的振动方向向上，在t ＝0.42 s ，即T <t <5T4时，波源会向上振动，位移为正，故B 正确；波的波速v ＝λT＝2.5 m/s ，波源停止振动后到质点a 停止振动的时间为t 1＝1.75－0.252.5 s ＝0.6 s>0.25 s ，即质点a 还在继续振动，从t ＝2.1 s 到t ＝2.25 s ，经过时间为t 2＝0.15 s ，即T 4<t 2<T2，结合题图可知质点a 位移为正且沿y 轴正方向振动，故C错误；波传到b 点所需的时间为t 3＝0.752.5 s ＝0.3 s ，在0到2 s 内，质点b 振动的时间为t 4＝2s －0.3 s ＝1.7 s ＝174T ，质点b 在此时间段内运动总路程s ＝17A ＝17×0.15 m ＝2.55 m ，故D 正确．考点三 振动图像和波的图像的综合应用巧解振动图像与波的图像综合问题的基本方法例7 (多选)(2022·福建龙岩市第一次教学质量检测)图甲为一列简谐横波在t ＝0.10 s 时刻的波形图，此时质点P 的位置横坐标为x ＝1 m ，质点Q 的位置横坐标为x ＝4 m ．图乙为质点Q 的振动图像．则下列说法正确的是( )A ．该波沿x 轴正方向传播B ．该波的传播速度是40 m/sC ．从t ＝0.10 s 到t ＝0.20 s 内，质点P 沿x 轴方向运动4 mD ．t ＝0.10 s 时，沿x 轴正方向与P 相距10 m 处的质点与P 点振动方向相反 答案 BD解析 在t ＝0.10 s 时，由题图乙知质点Q 正向下运动，根据“上下坡法”可知，该波沿x 轴负方向传播，故A 错误；由题图甲知波长λ＝8 m ，由题图乙知该波的周期是T ＝0.20 s ，则波速为v ＝λT ＝80.20 m/s ＝40 m/s ，故B 正确；质点P 沿垂直波的传播方向振动，因此P 不沿x轴运动，故C 错误；因为λ＝8 m ，所以在t ＝0.10 s 时，沿x 轴正方向与P 相距10 m 处的质点的振动情况与沿x 轴正方向与P 相距2 m 处的质点振动情况相同，由题意可知在P 右边与P 相距2 m 处的质点与P 点振动方向相反，故D 正确．例8 (多选)(2022·浙江省名校协作体模拟)如图甲所示，在同一介质中，波源为S 1与S 2频率相同的两列机械波在t ＝0时刻同时起振，波源为S 1的机械波振动图像如图乙所示；波源为S 2的机械波在t ＝0.25 s 时波的图像如图丙所示．P 为介质中的一点，P 点距离波源S 1与S 2的距离分别是PS 1＝7 m ，PS 2＝9 m ，则( )A ．质点P 的位移不可能为0B ．t ＝1.25 s 时，质点P 处于波谷C ．质点P 的起振方向沿y 轴正方向D ．波源为S 2的机械波的起振方向沿y 轴负方向 答案 BC解析 结合波源S 2在t ＝0.25 s 时波的图像即题图丙可知，此时刚开始振动的质点的起振方向沿y 轴正方向，质点与波源的起振方向相同，因此波源为S 2的机械波的起振方向沿y 轴正方向，D 错误；根据波源S 1的振动图像即题图乙可知，波源S 1的起振方向沿y 轴正方向，同一介质中波速相同，又因为PS 1<PS 2，由此可知波源S 1的机械波最先传到P 点，因此P 的起振方向与波源S 1的起振方向相同，沿y 轴正方向，C 正确；在同一介质中，频率相同的两列机械波，波速相同，波长相等，由题图乙可知λ＝2.0 m ，T ＝0.2 s ，则波速为v ＝λT ＝10 m/s ，P点到两波源的波程差为Δx ＝PS 2－PS 1＝2 m ，即P 点到两波源的波程差为波长的整数倍，且两波源的起振方向相同，因此，P 点为振动加强点，质点P 的位移可以为0，A 错误；S 1和S 2振动传到P 的时间分别为t 1＝PS 1v ＝0.7 s ，t 2＝PS 2v＝0.9 s ，由此可知，在t ＝1.25 s 时，波源S 1在t ′＝1.25 s －t 1＝0.55 s 时的振动情况传到P 点，此时波源S 1位于波谷；波源S 2在t ″＝1.25 s －t 2＝0.35 s 时的振动情况传到P 点，此时波源S 2位于波谷，在t ＝1.25 s 时P 处为两列波的波谷叠加，质点P 处于波谷，B 正确．1．(多选)(2022·安徽省一模)如图所示，一列简谐横波沿x 轴传播，实线为t ＝0时刻的波形图，虚线为t ＝0.6 s 时刻的波形图，已知波的周期T >0.6 s ，下列说法正确的是( )A ．该波的波速可能为10 m/sB ．该波的波速可能为203m/sC ．t ＝0.6 s 内，Q 点的路程可能为9 mD ．t ＝0.6 s 内，Q 点的路程可能为2 m 答案 AD解析 由题图知波长为8 m ，由于波的周期T >0.6 s ，若波沿x 轴向右传播，有14T ＝0.6 s ，则T ＝2.4 s ，由题图知波长为8 m ，根据公式可得v ＝103 m/s ；若波沿x 轴向左传播，有34T ＝0.6 s ，故T ＝0.8 s ，则v ＝10 m/s ，B 错误，A 正确；t ＝0时，Q 点位移为y Q ＝－2sin π4 (m)＝－1 m ，t ＝0.6 s 时，Q 点的位移为y Q ′＝－2cos5π4(m)＝1 m ，若波沿x 轴向右传播，则Q 点的路程为2 m ，若波沿x 轴向左传播，Q 点的路程为(2－1)×2 m ＋2×2 m ＝(42－2) m ，C 错误，D 正确．2．(多选)(2022·浙江省十校联盟第二次联考)在同种均匀介质中，x ＝0处的波源完成半个周期振动产生沿x 轴正方向传播的简谐横波，间隔Δt 时间后又产生一列简谐横波．以波源第一次从平衡位置开始振动为计时零点，t ＝3 s 时首次出现如图所示波形．则( )A ．波源两次振动的间隔时间Δt ＝1 sB ．波源前后两次振动的周期相同C ．t ＝4 s 时，x ＝6 m 和x ＝21 m 两质点的位移大小相等D ．从t ＝2 s 至t ＝4.5 s 的时间内，x ＝12 m 处的质点经过的路程为30 cm答案 ACD解析 由题图可知，在t ＝3 s 时，第一列波传播到x 1＝18 m 处，则波的传播速度为v ＝x 1t＝ 6 m/s ，第二列波传播到x 2＝6 m 处，传播时间为t 2＝x 2v ＝1 s ，第一列波的振动时间为t 3＝λ2v＝1 s ，则波源两次振动的间隔时间为Δt ＝t －t 2－t 3＝1 s ，故A 正确；由题图可知，两次振动形成的两列波的波长不同，由同种介质中波的传播速度相等以及v ＝λT，可知波源前后两次振动的周期不同，故B 错误；两列波在第4 s 内传播的距离Δx ＝v Δt ＝6 m ，则根据题图可知，第一列波x ＝15 m 处的位移－10 cm 传至x ＝21 m 处，第二列波x ＝0处的位移10 cm 传至x ＝ 6 m 处，则t ＝4 s 时，x ＝6 m 和x ＝21 m 两质点的位移大小相等，故C 正确；从t ＝2 s 至t ＝4.5 s 的时间内，第一列波引起x ＝12 m 处的质点经历半个周期的振动，经过的路程为s 1＝20 cm ，第二列波引起x ＝12 m 处的质点经过的路程为s 2＝10 cm ，则从t ＝2 s 至t ＝4.5 s 的时间内x ＝12 m 处的质点经过的路程为s ＝s 1＋s 2＝30 cm ，故D 正确．专题强化练[保分基础练]1．(多选)(2022·浙江台州市二模)如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T 型支架在竖直方向上振动，T 型支架下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中，当圆盘静止时，让小球在水中振动，其阻尼振动频率约为0.5 Hz.现使圆盘由静止开始缓慢加速转动，直至以1 s的周期匀速转动稳定下来，在此过程中，下列说法正确的是()A．圆盘静止和转动时，小球都是做受迫振动B．最终稳定时小球的振动频率为1 HzC．小球的振幅先逐渐增大后又逐渐减小D．圆盘缓慢加速转动时，以T型支架为参考系，小圆柱的运动可视为简谐运动答案BC解析振动系统在周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动，圆盘静止时无周期性驱动力作用，不是受迫振动，A错误；小球稳定振动时的频率为f′＝1T′＝1 Hz，B正确；圆盘转速由零逐渐增大，转动的频率逐渐接近小球振动的固有频率，振幅增大，与固有频率相同时振幅最大，超过固有频率，转速继续增大，振幅减小，故小球的振幅先增大后减小，C正确；圆盘缓慢加速转动时，以T型支架为参考系，小圆柱运动到T型支架的中间位置时是非平衡状态，有加速度，不满足简谐运动的条件，D错误．2．(2020·北京卷·6)一列简谐横波某时刻波形如图甲所示．由该时刻开始计时，质点L的振动情况如图乙所示．下列说法正确的是()A．该横波沿x轴负方向传播B．质点N该时刻向y轴负方向运动C．质点L经半个周期将沿x轴正方向移动到N点D．该时刻质点K与M的速度、加速度都相同答案 B解析由题图乙知，开始计时时刻，即0时刻质点L向上振动，再结合题图甲，可知该横波沿x轴正方向传播，故A错误；由该横波沿x轴正方向传播，从题图甲可看出，质点N该时刻向y轴负方向运动，故B正确；横波传播时，质点不随波迁移，故C错误；该时刻质点K 与M的速度为零，加速度大小相等，但方向相反，故D错误．3．(2022·山东德州市高三期末)如图甲所示，悬挂在天花板上的轻弹簧下端连着物体M，M 和物体N又通过轻绳相连，M、N两物体的质量相等，并且都处于静止状态．t＝0时刻轻绳断裂，不计空气阻力，之后M偏离平衡位置的位移x随时间t变化的关系如图乙所示，以下说法正确的是()A．t1时刻M的回复力最大B．t1时刻弹簧的形变量为0C．t2时刻弹簧的弹性势能最大D．t4时刻M的加速度与重力加速度大小相等，方向相反答案 D解析由x－t图像可知，t1时刻M处于平衡位置，此时回复力为零，故A错误；t1时刻M 处于平衡位置，即物体M能自由静止的位置，此时弹簧处于伸长状态，故B错误；因为t2时刻弹簧处于负向最大位移处，且根据对称性，此时的加速度与正向最大位移处的加速度大小相等，由题意可知，开始时物体加速度满足F－mg＝ma，而M、N两个物体等质量，故F ＝2mg，所以解得a＝g，方向竖直向上，故在负向最大位移处加速度也为g，且方向竖直向下，故此时满足F′＋mg＝mg，得F′＝0，即此时弹簧处于原长，故t2时刻弹簧的弹性势能为零，而t4时刻物体处于正向最大位移处，故此时M的加速度与重力加速度大小相等，方向相反，故C错误，D正确．4.(多选)(2022·江西南昌市一模)如图所示，有两列频率相同、振动方向相同、振幅均为A、传播方向互相垂直的平面波相遇并发生干涉，两列波的传播方向如图中箭头所示．图中实线表示波峰，虚线表示波谷，a为波谷与波谷相遇点，b、c为波峰与波谷相遇点，d为波峰与波峰相遇点，e是a、d连线的中点，则下列描述正确的是()A．a、d处的质点振动加强，b、c处的质点振动减弱B．图示时刻，e正处于波峰位置C．从图示时刻经过半个周期，e处质点将处于平衡位置D．e处的质点振幅为2A答案ACD解析a为波谷与波谷相遇点，b、c为波谷与波峰相遇点，d为波峰与波峰相遇点，故a、d 处的质点振动加强，b、c处的质点振动减弱，故A正确；依题意由题图可知，图示时刻，e 为两列波的平衡位置相遇点，处于平衡位置，从图示时刻经过半个周期，e仍为两列波的平衡位置相遇点处，仍处于平衡位置，故B错误，C正确；根据几何关系可知，两波的波谷同时传到e点，故e为振动加强点，振幅为2A，故D正确．5.(多选)(2022·山东卷·9)一列简谐横波沿x轴传播，平衡位置位于坐标原点O的质点振动图像如下图所示．当t＝7 s时，简谐波的波动图像可能正确的是()答案 AC解析 由O 点的振动图像可知，周期为T ＝12 s ，振幅A ＝20 cm 设原点处的质点的振动方程为y ＝A sin (2πT t ＋φ)，将(0,10)代入，有10＝20sin φ，解得φ＝π6，在t ＝7 s 时刻y 7＝20sin (2π12×7＋π6) cm ＝－10 3 cm≈－17.3 cm ，因7 s ＝12T ＋112T ，由题可知在t ＝7 s 时刻质点在y 轴负半轴向下振动，根据“同侧法”可判断若波向右传播，则波形为C 所示；若波向左传播，则波形如A 所示，故选A 、C.6．(2022·山师附中模拟)某健身者挥舞健身绳锻炼臂力，图甲为挥舞后绳中一列沿x 轴传播的简谐横波在t ＝1.0 s 时刻的波形．图乙为绳上质点M 的振动图像．下列说法正确的是( )A ．波沿x 轴正方向传播B ．波速大小为0.25 m/sC ．若质点Q 平衡位置x 轴坐标为3.5 m ，质点Q 的振动方程为y ＝－0.2sin (2πt －π4) m D ．从t ＝1.0 s 时计时，再经过136s ，质点P 经过的路程为0.7 m 答案 C解析 质点M 在t ＝1.0 s 后开始向y 轴负方向运动，判断可知简谐波沿x 轴负方向传播，故A 错误；根据题图甲可知简谐横波的波长为λ＝4 m ，同时根据题图乙可知周期T ＝1 s ，则波速大小v ＝λT ＝41 m/s ＝4 m/s ，故B 错误；若质点Q 平衡位置x 轴坐标为x Q ＝3.5 m ，根据简谐横波在t ＝1.0 s 时刻的波形图，可知此时质点Q 的y 轴坐标为其初始振动位置的位移，可得振动方程为y ＝－A sin 2πT (t ＋78T )(m)＝－0.2sin 2π(t ＋78)(m)＝－0.2sin (2πt －π4)(m)，故C 正确；t ＝1.0 s 时，质点P 在最大位移处，再经过136 s 即2T ＋T 6，P 点经过的路程大于8A ＝ 1.6 m ，故D 错误．7.(2021·全国乙卷·34(1))图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过0.3 s 后，其波形曲线如图中虚线所示．已知该波的周期T 大于0.3 s ，若波是沿x 轴正方向传播的，则该波的速度大小为________ m/s ，周期为________ s ，若波是沿x 轴负方向传播的，该波的周期为________ s.答案 0.5 0.4 1.2解析 若波是沿x 轴正方向传播的，则波传播了Δx ＝15 cm ＝0.15 m ，设波速为v ，周期为T ，则该波的速度大小为v ＝Δx Δt ＝0.150.3m/s ＝0.5 m/s 由题图可知波长λ＝20 cm ＝0.2 m ，则周期为T ＝λv ＝0.20.5s ＝0.4 s ； 若波是沿x 轴负方向传播的，则波传播了Δx ′＝5 cm ＝0.05 m ，设波速为v ′，周期为T ′，则该波的速度大小为v ′＝Δx ′Δt ＝0.050.3 m/s ＝16m/s 周期为T ′＝λv ′＝0.216s ＝1.2 s. [争分提能练]8.(2022·山东省高三联考)如图所示，倾角为30°的斜面固定在水平地面上，其下端有一垂直于斜面的固定挡板．轻质弹簧的一端与挡板相连，另一端连接一质量为0.4 kg 的光滑小球(可视为质点)．现将小球由平衡位置O 沿斜面向上拉动15 cm 至P 点，使其在P 、P ′之间做简谐运动，M 、N 为斜面上关于O 点对称的两点．规定沿斜面向上为正方向，已知弹簧的劲度系数为20 N/m ，且弹簧始终处于弹性限度内，取g ＝10 m/s 2.则( )A ．小球在P 点的回复力为－5 NB ．小球在P ′点时弹簧的形变量为25 cmC ．小球从N 点向上运动，经四分之三个周期，其运动的路程小于45 cmD ．在M 、N 两点，小球的速度大小相等，弹簧的弹性势能也相等答案 B解析 O 点为平衡位置，沿斜面向上拉动15 cm 后，小球受到的合力为F 合＝kx OP ＝3 N ，则小球在P 点的回复力为－3 N ，故A 错误；由简谐运动的对称性可知，小球在P ′点的回复力为3 N ，有k Δx －mg sin 30°＝3 N ，解得Δx ＝25 cm ，故B 正确；小球经平衡位置O 时，速度最大，从N 点向上运动，前四分之一周期内运动的路程要大于15 cm ，后二分之一周期内运动的路程为30 cm ，总路程大于45 cm ，故C 错误；根据简谐运动的对称性可知，小球在M 、N 两点的速度大小相等，由系统机械能守恒可知，小球在N 点时弹簧的弹性势能大于小球在M 点时弹簧的弹性势能，故D 错误．9.(2022·江苏南通市海门区高三期末)如图所示，一列简谐横波向左传播，振幅为A ，周期为T ，波长为λ，已知t ＝0时刻介质中a 质点的位移为A 2，则在14T 时刻( )A ．质点a 位于平衡位置上方且位移大于A 2B ．质点a 位于平衡位置上方且位移小于A 2C ．质点a 在0时刻位置的左侧14λ处 D ．质点a 在0时刻位置的右侧14λ处 答案 A解析 由于波向左传播，质点a 正处于位移为A 2的位置向上振动，由于越远离平衡位置速度越小，因此再次回到位移为A 2时的时间将大于14T ，则在14T 时质点a 还没有回到位移为A 2的位置，所以在14T 时刻质点a 位于平衡位置上方且位移大于A 2， A 项正确，B 项错误；质点不随波迁移， C 、D 项错误．10.(2022·辽宁丹东市期末)如图所示，在竖直平面内有一段光滑圆弧轨道MN ，它所对的圆心角小于10°，P 点是圆弧MN 的中点，也是圆弧的最低点．在NP 间的一点Q 和P 之间搭一光滑斜面，将两个小滑块(可视为质点)分别同时从Q 点和M 点由静止开始释放，则两小滑块相遇点一定在( )A ．斜面QP 上的一点B ．PM 弧上的一点C ．P 点D ．条件不足，无法判断答案 A解析 设圆弧的半径为R ，PQ 与水平面的夹角是θ，PQ 距离为2R sin θ，对沿斜面下滑的滑块，加速度大小为g sin θ，根据位移时间公式可得t 1＝2R g；沿圆弧下滑的滑块的运动类似为单摆的运动，做简谐运动，周期T ＝2πR g ，可得t 2＝14T ＝π2R g ，可得t 2＜t 1，故A 正确，B 、C 、D 错误．11．(2021·全国甲卷·34(2))均匀介质中质点A 、B 的平衡位置位于x 轴上，坐标分别为0和x B ＝16 cm.某简谐横波沿x 轴正方向传播，波速为v ＝20 cm/s ，波长大于20 cm ，振幅为y ＝1 cm ，且传播时无衰减．t ＝0时刻A 、B 偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔Δt ＝0.6 s 两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同．已知在t 1时刻(t 1>0)，质点A 位于波峰．求：(1)从t 1时刻开始，质点B 最少要经过多长时间位于波峰；(2)t 1时刻质点B 偏离平衡位置的位移．答案 (1)0.8 s (2)－0.5 cm解析 (1)因为波长大于20 cm ，所以波的周期T ＝λv >1.0 s 由题可知，0.6 s ＝n ·T 2，解得T ＝1.2ns ， 因为T >1.0 s ，所以n ＝1，即T ＝1.2 s波长λ＝vT ＝24 cm在t 1时刻(t 1>0)，质点A 位于波峰．因为A 、B 距离小于一个波长，质点B 位于波峰最快是质点A 处的波峰传过去，所以从t 1时刻开始，质点B 运动到波峰所需要的最少时间t ＝x AB v＝ 0.8 s(2)在t 1时刻(t 1>0)，A 位于波峰，B 与A 相距16 cm ，故质点B 偏离平衡位置的位移为y ′＝y cos ⎝⎛⎭⎫1624×2π cm ＝－0.5 cm.[尖子生选练]12．(多选)(2022·福建泉州市质量监测)一列简谐横波沿x 轴传播，a 、b 为x 轴上在平衡位置相距6 m 的两质点，振动图像分别如图甲、乙所示，下列说法正确的是( )A ．在t ＝0至t ＝0.5 s 时间内，质点a 的路程比质点b 的小。
高中物理知识点之机械振动与机械波
高中物理知识点之机械振动与机械波机械振动与机械波是高中物理中的重要知识点，涉及到物理学中的振动和波动的相关理论及应用。
下面将从机械振动的基本概念、机械振动的特性、机械波的传播和机械波的特性等方面进行详细介绍。
一、机械振动的基本概念机械振动是物体在作用力的驱动下沿其中一轴向或其中一平面上来回往复运动的现象。
常见的机械振动有单摆振动、弹簧振动等。
1.单摆振动：单摆是由一根细线或细杆悬挂的可以在竖直平面内摆动的物体。
摆动过程中，单摆的重心沿圆弧形轨迹在竖直平面内来回运动。
2.弹簧振动：弹簧振动是指将一端固定，另一端悬挂质点的弹簧在作用力的驱动下做往复振动的现象。
弹簧振动有线性振动和简谐振动两种形式。
二、机械振动的特性1.幅度：振动中物体运动的最大偏离平衡位置的距离。
2.周期：振动一次所需要的时间，记为T。
3.频率：振动在单位时间内所完成的周期数，记为f。
频率和周期之间的关系为f=1/T。
4.角频率：单位时间内振动角度的增量，记为ω。
角频率和频率之间的关系为ω=2πf。
5.相位：刻画振动状态的物理量。
任何时刻振动的状态都可由物体与参照物的相对位移和相对速度来描述。
三、机械波的传播机械波是指质点或介质在空间传播的波动现象。
按传播方向的不同，机械波可以分为纵波和横波。
1.纵波：波动传播的方向与波的传播方向一致。
纵波的传播特点是质点沿着波动方向做往复运动，如声波就是一种纵波。
2.横波：波动传播的方向与波的传播方向垂直。
横波的传播特点是质点沿波动方向做往复运动，如水波就是一种横波。
四、机械波的特性1.波长：波的传播方向上，相邻两个相位相同的点之间的距离。
记为λ。
2.波速：波的传播速度。
波速和频率、波长之间的关系为v=λf。
3.频率：波动现象中，单位时间内波的传输周期数。
记为f。
4.能量传递：机械波在传播过程中，能量从一个质点传递到另一个质点，并随着传播的距离逐渐减弱。
5.反射和折射：机械波在传播过程中，遇到不同介质的边界时会发生反射和折射现象。
第十三章 机械振动与机械波1 第1讲 机械振动-2024-2025学年高考物理一轮复习课件
对点练1．(多选)如图甲所示，悬挂在 竖直方向上的弹簧振子，在C、D两点 之间做简谐运动，O点为平衡位置。振 子到达D点时开始计时，以竖直向上为 正方向，一个周期内的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是
√A．振子在O点受到的弹簧弹力等于小球的重力
B．振子在C点和D点的回复力相同
√C．t＝0.3 s时，振子的速度方向为竖直向上
√√BC．．小弹球簧的振质子量的为频率F1为－2gF432t0
D．若弹簧振子的振幅为A，则从计时开始到13t0时，小球的路程为36A
由题图乙可知，t＝0时刻小球所受弹力最 大，方向竖直向上，所以小球处于最低点， 故A错误；根据对称性，小球在最高点和 最低点的加速度大小相等、方向相反，根 据 F解1－得牛mf顿＝g第＝43t二m0 ，a定；故律解C，得正小m确球＝；在F由1最－2于g高F132点，t0＝，故9有BT正F＋2确＋34；Tm，由g＝所题m以图a小；乙球小可的球知路在34T程最＝为低t0s，点＝T，9＝·4有A1f ， ＋3A＝39A，故D错误。故选BC。
位移大小相等
对称性 (2)物体由P到O所用的时间等于由O到P′所用的时间，即tPO＝tOP′
(3)物体往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用的时间相等，即tOP
＝tPO
(4)相隔
T 2
或
（2n＋1）T 2
(n为正整数)的两个时刻，物体位置关于平
衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等、方向相反
考向1 简谐运动的基本物理量 例1 如图所示，在光滑水平面上有一质量为m的小物块与左端固定的轻 质弹簧相连，构成一个水平弹簧振子，弹簧处于原长时小物块位于O点。 现使小物块在M、N两点间沿光滑水平面做简谐运动，在此过程中 A．小物块运动到M点时回复力与位移方向相同
高考物理备考 专题16 机械振动与机械波(含解析)[1](2021年最新整理)
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2017年高考物理备考艺体生百日突围系列专题16 机械振动与机械波（含解析）编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2017年高考物理备考艺体生百日突围系列专题16 机械振动与机械波（含解析））的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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专题16 机械振动与机械波第一部分 名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查的基本概念和基本规律。
考纲要求(1)知道简谐运动的概念，理解简谐运动的表达式和图象；知道什么是单摆，知道在摆角较小的情况下单摆的运动是简谐运动,熟记单摆的周期公式；理解受迫振动和共振的概念,掌握产生共振的条件．（2） 知道机械波的特点和分类；掌握波速、波长和频率的关系，会分析波的图象。
3。
理解波的干涉、衍射现象和多普勒效应，掌握波的干涉和衍射的条件． 命题规律（1）考查的热点有简谐运动的特点及图象;题型以选择题和填空题为主,难度中等偏下，波动与振动的综合也有计算题的形式考查。
(2)考查的热点有波的图象以及波长、波速、频率的关系题型以选择题和填空题为主，难度中等偏下，波动与振动的综合也有计算题的形式考查．第二部分 知识背一背(1)简谐运动的特征 ①动力学特征：F ＝－kx 。
②运动学特征：x 、v 、a 均按正弦或余弦规律发生周期性变化（注意v 、a 的变化趋势相反)． ③能量特征:系统的机械能守恒,振幅A 不变．⑤简谐运动的运动学表达式：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。
机械振动和机械波
机械振动和机械波1. 引言机械振动和机械波是物理学中重要的概念，涉及到物体在空间中的运动和传播。
机械振动是指物体围绕平衡位置往复运动的现象，而机械波则是指在介质中能够传播的能量和信息。
本文将介绍机械振动和机械波的基本概念、特征和数学描述以及相关应用。
2. 机械振动机械振动是物体做往复运动的现象，它包括周期性振动和非周期性振动。
周期性振动是指物体在一定时间内反复做相同的运动，而非周期性振动则是指物体在一定时间内做不同的运动。
2.1 周期性振动周期性振动是最常见的一种机械振动。
一个周期性振动经历从平衡位置到最大位移再回到平衡位置的过程，称为一个完整的振动周期。
振动周期的时间称为周期，用符号T表示。
频率是指单位时间内振动的次数，用符号f表示，它的倒数即为周期：T = 1/f。
周期性振动的周期和频率可以通过以下公式计算：T = 2π√(m/k)f = 1/(2π)√(k/m)其中，m是振动物体的质量，k是恢复力常数或振动系统的刚度。
2.2 非周期性振动非周期性振动是指物体在一定时间内做不同的运动。
非周期性振动的描述需要使用更复杂的数学模型，例如分解为不同频率的正弦波，通过傅里叶变换等方法进行分析。
3. 机械波机械波是能量和信息在介质中传播的现象。
介质可以是固体、液体或气体。
机械波可以分为两类：横波和纵波。
横波是指波的传播方向和振动方向垂直的波动，例如水波；纵波是指波的传播方向和振动方向平行的波动，例如声波。
3.1 横波横波的传播方式是通过介质中的粒子振动引起相邻粒子的振动，从而使波沿垂直方向传播。
典型的横波是水波，当我们抛入一颗石头后，水面上就会出现圆形的波纹，波纹垂直传播，而水分子只是在垂直方向上做上下振动。
3.2 纵波纵波的传播方式是通过介质中的粒子振动引起相邻粒子的振动，从而使波沿传播方向传播。
典型的纵波是声波，当我们在空气中发出声音时，声音会以纵波的形式传播，空气分子在声波传播的方向上做着来回的压缩和膨胀。
“机械振动和机械波”试题的评析与教学建议
“机械振动和机械波”试题的评析与教学建议作者：施生晶吴文胜来源：《物理教学探讨》2022年第02期摘要：2021年高考理综全国甲卷“机械振动和机械波”的试题考查了该模块的基本概念和规律。
同时，还深化了关键能力的考查。
文章主要赏析试题命制特点，提出复习备考建议：要加强对真题的训练与拓展，不断提高复习效率;让学生掌握必备知识，落实物理学科核心素养的培养。
关键词：机械振动;机械波;核心素养;教学建议;高考中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2022）2-0040-5“四翼”是高考评价体系的主要内容[1]，“四翼”即“基础性、综合性、应用性、创新性”。
2021年高考理综全国甲卷“机械振动和机械波”试题的命制，实现了考查“四翼”的要求。
试题背景贴近教材，内容基础但有新意，考查了机械振动和机械波的基本概念和规律，并深化关键能力的考查。
试题对“机械振动和机械波”的教学和备考复习具有积极的导向作用，试题有力地指向学生核心素养的形成和发展。
1 2021年高考理综全国甲卷“机械振动和机械波”试题评析原题均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上，坐标分别为0和xB=16 cm。
某简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v=20 cm/s，波长大于20 cm，振幅为y=1 cm，且传播时无衰减。
t=0时刻A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔△t=0.6 s两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同。
已知在t1时刻（t1>0），质点A位于波峰。
求：（1）从t1时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰;（2）t1时刻质点B偏离平衡位置的位移。
【命题意图】命题者创设情境：给出A、B两质点在t=0和每隔△t=0.6 s时的位移与运动情况，让考生结合质点做机械振动的特点，从位移角度出发，经过■、■、■、T，判断运动质点所处的位置;进而分析出质点做机械振动的周期，这是解题的关键。
机械振动与机械波综合题型
1．一列简谐横波在X 轴上传播，在某时刻波形如图所示，已知此时质点F 的运动方向向下，则有（ ） A ．此波沿X 轴正方向传播B ．质点D 此时向下运动C ．质点B 将比质点C 先回到平衡位置D ．质点E 的振幅为零2.一列简谐波沿绳子传播，振幅为0.2m,传播速度为lm/s ，频率为0.5Hz 。
在t 0时刻，质点a 正好经过平衡位置。
沿着波的传播方向A.在t 0时刻，距a 点为2m 处的质点离开平衡位置的距离为0．2mB.在(t 0+0.5s)时刻，x 距a 点为1m 处的质点离开平衡位置的距离为0.2mC.在(t 0+1.5s)时刻，距a 点为1m 处的质点离开平衡位置的距离为0.2mD.在(t 0+2s)时刻；距a 点为0.5m 处的质点离开平衡位置的距离为0.2m3.如图所示，劲度系数为k 的轻质弹簧上端悬挂在天花板上，下端连接一个质量为M 的铁块A ，铁块下面用细线挂一质量为m 的物体B ，断开细线使B 自由下落，当铁块A 向上运动到最高点时，弹簧对A 的拉力大小恰好等于mg ，此时B 的速度为v ，则A.A ，B 两物体的质量相等B.A 与弹簧组成的振子的振动周期为4v/gC.在A 从最低点运动到最高点的过程中弹簧弹力做功为M 2g 2/kD.在A 从最低点运动到最高点的过程中弹力的冲量为2mv4.如图所示为一列简谐横波t 时刻的图象,波速为0.2m/s,则以下结论正确的是 A.振源的振动频率为0.4HzB.从t 时刻起质点a 比质点b 先回到平衡位置,则波沿x 轴正方向传播C.图示时刻质点a 、b 、c 所受的回复力大小之比为2∶1∶3D.经过0.5s ，质点a 、b 、c 通过的路程均为75cm5．如图所示，实线为一列横波某时刻的图象，这列波的传播速度为0.25 m ／s ，经过时间1 s 后的波形为虚线所示．那么这列波的传播方向与在这时间内质点P 所通过的路程是A ．向左，10 cmB ．向右，30 cmC ．向左，50 cmD ．向右，70 cm6、沿x 轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示，其波速为200 m/s ．下列说法中正确的是A 、图示时刻质点b 的速度方向沿y 轴负方向B 、图示时刻质点a 的加速度为零C 、若此波遇到另一简谐波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为50 HzD 、若该波发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸一定比4 m 大得多 [ ]7．铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击。
机械振动与机械波的关系
机械振动与机械波的关系
嘿，咱今天就来聊聊机械振动与机械波的关系哈！
你想想看，机械振动就像是一个小调皮，在那自顾自地蹦跶着。
一会儿上，一会儿下，一会儿左，一会儿右，玩得可欢啦！而这机械波呢，就像是这个小调皮带起的一阵热闹。
它呀，把小调皮的动静给传出去啦！
比如说，你敲一下鼓，那鼓面就是在做机械振动呀，“咚咚咚”地跳个不停。
然后呢，这振动就通过空气这个大媒人，变成了声波，也就是机械波，向四周扩散开去。
这就好像小调皮喊了一嗓子，声音就传开啦！
机械振动和机械波可是一对好伙伴呢！没有机械振动，哪来的机械波呀。
就好比没有那个调皮鬼在那蹦跶，哪会有热闹可看呢。
而且呀，机械波还挺会跟着学呢，机械振动怎么动，它就怎么传。
它们俩呀，在我们生活中可常见啦！比如水面上的波浪，那就是水在做机械振动，然后波浪就是机械波。
还有琴弦振动发出的声音，也是这个道理呢。
你说它们是不是很有趣呀！就像一对活宝，给我们的世界带来了各种奇妙的现象。
它们让我们听到声音，看到波动，感受到这个世界的多姿多彩。
哎呀呀，这机械振动和机械波呀，还真是我们生活中的小魔法师呢！它们让一切变得生动有趣，让我们的生活充满了惊喜和欢乐。
总之呢，机械振动和机械波就是这样相互关联、相互影响，给我们的生活带来了无数的乐趣和奇妙。
下次当你再看到或听到什么有趣的波动现象时，可别忘了它们这对好搭档哦！哈哈！。
机械振动机械波教案
机械振动机械波教案一、教学目标1.了解机械振动的基本概念和特点；2.了解机械波的基本概念和特点；3.能够描述机械振动的特征参数和振动方程；4.能够描述机械波的传播特点和波动方程；5.能够解决与机械振动和机械波相关的问题。
二、教学重点1.机械振动的特征参数和振动方程；2.机械波的传播特点和波动方程。
三、教学难点1.机械波的传播特点和波动方程。
四、教学过程1.导入（10分钟）通过激发学生的好奇心，引导他们思考什么是机械振动和机械波，并以日常生活中机械振动和机械波的例子来引入。
2.机械振动（20分钟）2.1机械振动的基本概念和特点通过展示一些具有振动特征的物体（如钟摆、弹簧等），引导学生了解机械振动的基本概念和特点。
2.2机械振动的特征参数和振动方程介绍机械振动的特征参数，如周期、频率、角频率、振幅等。
并通过示例讲解机械振动的振动方程。
3.机械波（20分钟）3.1机械波的基本概念和特点通过展示一些具有波动特征的物质（如水波、声波等），引导学生了解机械波的基本概念和特点。
3.2机械波的传播特点和波动方程介绍机械波的传播特点，如波速、频率、波长等。
并通过示例讲解机械波的波动方程。
4.练习与巩固（20分钟）通过小组讨论和个人思考，解决一些与机械振动和机械波相关的问题，巩固所学知识。
5.拓展与应用（20分钟）引导学生思考机械振动和机械波在日常生活和科学技术中的应用，并请学生在小组内进行讨论和展示。
6.总结与展望（10分钟）对本节课所学内容进行总结，并展望下一节课的学习内容。
五、教学资源1.PPT课件；2.实验设备：钟摆、弹簧、水槽等；3.小组讨论资料。
六、教学评价通过学生的课堂参与、小组讨论和个人解答问题等方式来评价学生的学习情况。
并根据学生的表现情况，对相关知识进行巩固和拓展。
医用物理学03章机械振动和机械波
下面图形分别是脉搏的时序图和相应的傅里叶频 谱图.人类的脉搏是一种准周期振动,用傅里叶分 解技术可以将它分解,不同人的脉搏其分解得到 的成分也不相同,它比图形有更多的数字信息.
x 1 A 1 co 1 t ) s A 1 ( c2 o π 1 t s)(xx1x2 x 2 A 2 co 2 t ) s A 2 ( c2 o π 2 t s )(
讨论 A1 A2 ,2-1 12的情况
x x 1 x 2 A 1 c 2 π o 1 t A s 2 c 2 π o 2 t s
(二) 不同频率垂直振动合成
如果两个简谐振动的频率相差比较大,但有简 单的整数比时,那么合振动又具有稳定的封闭 轨迹.
图示的是频率比分别为2:1和3:1时合成振动的 轨迹.这种频率成简单整数比时所得的稳定的 轨迹图形叫做李萨如图形(Lissajous’ figures).
两
相
互 垂 直 同 频 率 不 同 相
§3-1 弹簧振子和简谐振动
❖弹簧振子 弹簧振子由一个轻弹簧、一个质量 为m的物体块组成理想模型.弹簧的一端被固定 不动,另一端与物体相连.假设弹簧的质量很小, 物体块与地面的摩擦力忽略不计.当弹簧偏离平 衡位置时,弹簧的恢复力与物体的位移成反比.
Fm
O
x
简谐振动(simple harmonic motion)
总能量为两者之和,即
EE pE k
1 2k2A co 2(st0)1 2k2A s i2(n t0)1 2k2A
§3-3 简单的非理想振动
真实物理世界的振动并非都接近理想情况.在 自然状态下,振子在振动时一般会受到摩擦阻 力的作用而使运动能量减小.在人为状态下,为 了维持振动可以施加筹划力.
非理想情况的振动可归类为：阻尼振动和受 迫振动.
《主题二 第四节 机械振动和机械波》教学设计
《机械振动和机械波》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解机械震动和机械波的基本观点和原理。
2. 掌握简谐震动的基本特征和计算方法。
3. 了解波的传播规律，包括波的叠加、干涉、衍射等现象。
4. 培养学生的观察、分析和解决问题的能力。
二、教学重难点1. 教学重点：简谐震动和波的传播规律。
2. 教学难点：波的叠加、干涉、衍射等现象的实验操作和诠释。
三、教学准备1. 准备教学PPT和相关视频。
2. 准备实验器械，包括水波发生器、激光笔等。
3. 安置学生预习相关内容，并准备小组讨论的问题。
4. 安排实验时间，确保器械充足且安全。
四、教学过程：（一）引入1. 回顾初中物理中的震动和波动相关知识，用生动实例引出本节课的主题。
2. 提出本节课要探讨的问题：什么是机械震动？什么是机械波？它们是如何产生的？它们有哪些基本特征？（二）新课讲授1. 机械震动：通过实验展示弹簧振子的震动过程，引导学生观察、分析、总结机械震动的定义和特征。
再通过一些实例，让学生更好地理解机械震动在实际中的应用。
2. 机械波：通过水波的实验，引导学生观察、分析、总结机械波的定义和特征。
再通过一些实例，让学生更好地理解机械波的形成和传播过程。
（三）互动讨论1. 组织学生分组讨论：在实际生活中，有哪些现象是机械震动引起的？哪些现象是机械波形成的？并分享各自的观点和证据。
2. 鼓励学生提出疑问，针对学生提出的问题，教师进行解答。
（四）小结1. 总结机械震动和机械波的基本观点和特征。
2. 强调机械震动和机械波在实际生活中的应用。
3. 鼓励学生在平时生活中多观察、思考，发现更多的物理现象。
（五）作业安置1. 要求学生通过网络、书籍等途径，收集一些有关机械震动和机械波的实际应用案例，并分享给全班同砚。
2. 思考：在平时生活中，还有哪些现象可以用波动理论来诠释的？请举例说明。
（六）拓展阅读推荐学生阅读一些与本节课内容相关的科普文章或书籍，以进一步拓展学生的知识面。
机械振动机械波教案
机械振动与机械波教案一、教学目标1. 知识与技能：（1）理解机械振动的概念及其基本特征；（2）掌握机械波的形成和传播规律；（3）了解机械波的衍射、折射和反射现象。
2. 过程与方法：（1）通过实验观察机械振动和机械波的特点；（2）运用数学方法分析机械波的传播过程；（3）培养学生的观察能力、实验能力和分析问题能力。
3. 情感态度与价值观：（1）培养学生对物理现象的兴趣和好奇心；（2）培养学生勇于探索、实事求是的精神；（3）使学生认识到物理知识在生活中的应用。
二、教学内容1. 机械振动（1）振动的概念及基本特征；（2）简谐振动的特点及分类；（3）周期振动与非周期振动的区别。
2. 机械波的形成与传播（1）波的概念及其基本特征；（2）机械波的形成原理；（3）机械波的传播规律。
3. 机械波的衍射、折射和反射（1）衍射现象的产生及特点；（2）折射现象的产生及规律；（3）反射现象的产生及规律。
三、教学重点与难点1. 教学重点：（1）机械振动的基本特征；（2）机械波的形成和传播规律；（3）机械波的衍射、折射和反射现象。
2. 教学难点：（1）机械波的传播过程中能量的传递；（2）机械波的衍射、折射和反射的数学计算；（3）复杂机械波形的分析。
四、教学措施1. 采用多媒体课件辅助教学，直观展示机械振动和机械波的图像和现象；2. 利用实验设备进行现场演示，让学生亲身体验机械振动和机械波的特点；3. 引导学生运用数学方法分析机械波的传播过程，培养学生的分析问题能力；4. 设置课后作业，巩固所学知识，提高学生的实际应用能力。
五、教学评价1. 学生能够熟练掌握机械振动和机械波的基本概念、特点和规律；2. 学生能够通过实验观察和分析机械振动和机械波的现象；3. 学生能够运用数学方法解决机械波传播过程中遇到的问题；4. 学生在实际生活中能够发现并理解机械振动和机械波的应用。
六、机械波的能量与功率1. 机械波能量的传递理解机械波传递能量的方式学习波的能量密度和能量传递的定量分析2. 机械波的功率掌握功率的概念及其在机械波中的应用学习功率的计算方法和功率与波传播速度、振幅的关系七、机械波的干涉1. 干涉现象的产生解释两个或多个波源产生的波相遇时的干涉现象学习干涉条件的判定和干涉图样的特点2. 干涉图样的分析掌握干涉图样的数学描述方法学习如何通过干涉图样测量波长和其他物理量八、多普勒效应1. 多普勒效应的基本原理解释多普勒效应的产生机制学习多普勒效应在不同情况下的表现形式2. 多普勒效应的应用探索多普勒效应在现代科技领域的应用学习如何利用多普勒效应进行速度测量和频率分析九、机械波的传播介质1. 机械波在介质中的传播理解介质对机械波传播的影响学习不同介质中机械波的传播速度和传播特性2. 机械波的衰减掌握机械波在传播过程中能量衰减的原因学习如何定量描述机械波的衰减规律十、机械波的实际应用1. 机械波在工程中的应用探索机械波在建筑、声学等领域的应用学习如何利用机械波解决实际工程问题2. 机械波在日常生活中的应用了解机械波在日常生活中的重要作用学习如何在生活中利用机械波改善生活质量回顾整个课程的主要内容和学习成果展望机械振动和机械波在未来的发展趋势和新的研究方向每个章节的教案应包括学习目标、教学内容、教学方法、教学步骤、学习评估和教学反思等部分，以确保教学的系统性和完整性。
重难点12 机械振动和机械波(解析版)
2022年高考物理【热点·重点·难点】专练（全国通用）重难点12 机械振动和机械波【知识梳理】一 简谐运动的特征 受力特征 回复力F ＝－kx ，F (或a )的大小与x 的大小成正比，方向相反运动特征靠近平衡位置时，a 、F 、x 都减小，v 增大；远离平衡位置时，a 、F 、x 都增大，v 减小能量特征振幅越大，能量越大．在运动过程中，系统的动能和势能相互转化，机械能守恒周期性特征质点的位移、回复力、加速度和速度随时间做周期性变化，变化周期就是简谐运动的周期T ；动能和势能也随时间做周期性变化，其变化周期为T 2对称性特征关于平衡位置O 对称的两点，速度的大小、动能、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 用时相等二 简谐运动的振动图象 1．对简谐运动图象的认识(1)简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线，如图所示．(2)图象反映的是位移随时间的变化规律，随时间的增加而延伸，图象不代表质点运动的轨迹．(3)任一时刻图象上过该点切线的斜率数值表示该时刻振子的速度大小．正负表示速度的方向，正时沿x 正方向，负时沿x 负方向．2．图象信息(1)由图象可以得出质点做简谐运动的振幅、周期． (2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移．(3)可以根据图象确定某时刻质点回复力、加速度和速度的方向．①回复力和加速度的方向：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．②速度的方向：速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判断，下一时刻位移如增加，振动质点的速度方向就是远离t轴，下一时刻位移如减小，振动质点的速度方向就是指向t轴．3．简谐运动图象问题的两种分析方法法一图象－运动结合法解此类题时，首先要理解x－t图象的意义，其次要把x－t图象与质点的实际振动过程联系起来．图象上的一个点表示振动中的一个状态(位置、振动方向等)，图象上的一段曲线对应振动的一个过程，关键是判断好平衡位置、最大位移及振动方向．法二直观结论法简谐运动的图象表示振动质点的位移随时间变化的规律，即位移－时间的函数关系图象，不是物体的运动轨迹．三波的形成、传播与图象1．机械波的传播特点(1)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同．(2)介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同．(3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可能改变，但频率和周期都不会改变．(4)波经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以v ＝λT＝λf. 2．波的图象特点(1)质点振动nT(波传播nλ)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)λ2(n＝0，1，2，3…)时，它们的振动步调总相反．(3)波源的起振方向决定了它后面的质点的起振方向，各质点的起振方向与波源的起振方向相同．3．波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容图象“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振动方向四振动图象和波动图象的综合应用振动图象波动图象研究对象一个振动质点沿波传播方向的所有质点研究内容某一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图象物理意义表示同一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移图象信息(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)某一质点在各时刻的位移(4)各时刻速度、加速度的方向(1)波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度的方向(4)传播方向、振动方向的互判图象变化随时间推移图象延续，但已有形状不变随时间推移，图象沿传播方向平移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五波的多解问题1．造成波动问题的多解的三大因素周期性(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波形的隐含性问题中，只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处隐含状态，波形就有多种情况2.解决波的多解问题的思路一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δt 或Δx ，若此关系为时间，则t ＝nT ＋Δt (n ＝0，1，2…)；若此关系为距离，则x ＝nλ＋Δx (n ＝0，1，2…)．六 波的干涉和衍射 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 ＝nλ(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 ＝nλ(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．【命题特点】这部分知识主要考查机械振动和机械波相结合的问题，尤其要注意机械波的多解问题和机械波传播方向与介质中质点振动方向的关系问题。
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。
机械振动和机械波生活实例
机械振动和机械波生活实例摘要：现实生活中机械振动现象很多，本文简述了振动在人类生活工作中起到了非常重要的作用。
详细介绍了振动利用中的若干新工艺理论与技术，振动机械及其相关技术的应用与发展。
关键词：机械振动；振动设备；振动测试工艺；非线性振动系统Abstract：In real life, there are many mechanical vibration phenomenon，This paper describes the vibration has played a very important role in human life and work. It details the development courseof study of mechanical vibration and the utilization of some new technology theory and technology.Keywords：mechanical vibration; vibration equipment; vibration testing technology; nonlinear vibration system一、引言振动是日常生活和工程实际中普遍存在的一种现象。
实际上，人类就生活在振动的世界里，地面上的车辆、空气中的飞行器、海洋中的船舶等都在不断振动着。
房屋建筑、桥梁水坝等在受到激励后也会发生振动。
就连茫茫的宇宙中，也到处存在着各种形式的振动，如风、雨、雷、电等随时间不断变化，从广义的角度来解释，就是特殊形式的振动（或波动），而电磁波不停地在以振动的方式发射和传播。
就人类的身体来说，心脏的跳动、肺叶的摆动、血液的循环、胃肠的蠕动、脑电的波动、肌肉的搐动、耳膜的振动和声带的振动等，在某种意义上来说也是一种振动，就连组成人类自身的原子，也都在振动着。
所谓机械振动，是指物体（或物体系）在平衡位置（或平均位置）附近来回往复运动。
机械波和机械振动的关系
机械波和机械振动的关系
嘿，你问机械波和机械振动的关系呀？这俩家伙关系可紧密着呢。
首先呢，机械振动是产生机械波的源头哇。
就好比你扔一块石头到水里，石头落水那个点的振动，就引起了水波向四周扩散。
没有机械振动，就没有机械波。
机械振动呢，就是一个物体在一个地方来回晃悠。
比如说一个弹簧，你拉一下它，它就会来回动，这就是机械振动。
而机械波呢，是这种振动通过某种介质向周围传播出去。
就像刚才说的水波，水就是介质，石头落水引起的振动通过水这个介质向四周传播，就形成了水波，也就是机械波。
机械波的传播速度和方向啥的，都跟产生它的机械振动有关系。
如果振动得厉害，那机械波可能就比较强。
要是振动得慢，机械波可能就弱一些。
而且机械波的频率也和振动的频率是一样的。
我给你讲个事儿吧。
有一次我去看音乐会，台上的乐器发出声音，那声音其实就是一种机械波。
而乐器里面的琴弦或者其他部件的振动，就是产生这些机械波的原因。
如果没有那些琴弦的振动，我们就听不到好听的音乐啦。
从这个例子就能看出来，机械振动和机械波是紧密相连的。
总之呢，机械波和机械振动就像一对好兄弟，谁也离不开谁。
机械振动产生机械波，机械波又把机械振动的效果传播出去。
你要是学习物理的时候，一定要好好理解这俩家伙的关系哦。
加油吧！相信你能搞明白。
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机械振动与机械波相结合的综合应用【教学目标】1、通过对比简谐运动与简谐波，掌握简谐运动与简谐波的特征及描述方法。
2、知道简谐运动与简谐波相结合的综合题的题型，掌握解决此类问题的基本方法。
【教学过程】一、核心知识1、研究对象：简谐运动、简谐波2、简谐运动与简谐波的对比学生活动：学生先讨论课前独立填写的学案中的下表中红色内容（2分钟），然后学生活动：①学生先小组讨论学案上按要求完成的内容（每一类问题2分钟），然后展示要难点问题，提请全班讨论解决。
②第三类题型讨论完后，总结合归纳解题基本方法。
老师活动：①老师对重点突破共同难点问题，突破方法是通过提前预设的PPT进行分析。
②对学生归纳的解题方法进行提炼和深化。
③强调解题规范。
1、已知波的传播和波上质点振动的部分信息，分析问题【例1】（2016年全国Ⅲ卷，34（1））（5分）由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。
波源振动的频率为20 Hz，波速为16 m/s。
已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为m、m，P、Q开始震动后，下列判断正确的是_____。
（填正确答案标号。
选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。
每选错1个扣3分，最低得分为0分）A ．P 、Q 两质点运动的方向始终相同B ．P 、Q 两质点运动的方向始终相反C ．当S 恰好通过平衡位置时，P 、Q 两点也正好通过平衡位置D ．当S 恰好通过平衡位置向上运动时，P 在波峰E ．当S 恰好通过平衡位置向下运动时，Q 在波峰【答案】BDE 【考点】波的图像，波长、频率和波速的关系【解析】根据题意信息可得1s 0.05s 20T ==，16m/s v =，故波长为0.8m vT λ==，找P 点关于S 点的对称点，根据对称性可知和P 的振动情况完全相同，、Q 两点相距15.814.630.80.82x λλ⎛⎫∆=-= ⎪⎝⎭，为半波长的整数倍，所以两点为反相点，故、Q 两点振动方向始终相反，即P 、Q 两点振动方向始终相反，A 错误B 正确；P 点距离S 点3194x λ=，当S 恰好通过平衡位置向上振动时，P 点在波峰，同理Q 点距离S 点1184x λ'=,当S 恰好通过平衡位置向下振动时，Q 点在波峰，DE 正确。
巩固练习：（2016年全国Ⅱ卷，34（2）））（10分）一列简谐横波在介质中沿x 轴正向传播，波长不小于10cm ．O 和A 是介质中平衡位置分别位于x =0和x=5cm 处的两个质点．t=0时开始观测，此时质点O 的位移为y =4cm ，质点A 处于波峰位置；1s 3t =时，质点O 第一次回到平衡位置，t=1s 时，质点A 第一次回到平衡位置．求: （ⅰ）简谐波的周期、波速和波长；（ⅱ）质点O 的位移随时间变化的关系式．【答案】（i ）T =4s ，v =s ，λ=30cm（ii ）50.08sin(t )26y ππ=+或者10.08cos(t )23y ππ=+ 【解析】（i ）t =0s 时，A 处质点位于波峰位置t =1s 时，A 处质点第一次回到平衡位置可知1s 4T =，T =4s 1s 3t =时，O 第一次到平衡位置，t =1s 时，A 第一次到平衡位置 可知波从O 传到A 用时2s 3，传播距离x =5cm 故波速7.5cm /s x v t==，波长λ=vT =30cm（ⅱ）设0sin(t )y A ωϕ=+，可知2rad/s 2T ππω== 又由t =0s 时，y =4cm ；1s 3t =，y =0，代入得A =8cm ，再结合题意得056ϕπ= 故50.08sin(t )26y ππ=+或者10.08cos(t )23y ππ=+ 2、已知两个时刻的波形图和部分信息，分析问题【例2】（2018年全国Ⅲ，34（1））(5分)一列简谐横波沿x 轴正方向传播，在t =0和t = s 时的波形分别如图中实线和虚线所示。
己知该波的周期T > s 。
下列说法正确的是______。
(填正确答案标号。
选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。
每选错1个扣3分，最低得分为0分)A．波速为m/sB．波长为mC．x= m的质点在t= s时位于波谷D．x= m的质点在t= s时位于波谷E．若此波传入另一介质中其波速变为m/s，则它在该介质中的波长为m【答案】ACE 【考点】波动图像、波速计算、波动传播及其相关的知识点。
【解析】根据波形图可知，波长λ=16cm=，选项B错误；根据t=0时刻和t=时刻的波形图和该波的周期T>可知，可知该波的周期T=，波速v=λ/T=s，选项A正确；简谐波沿x轴正方向传播，x=的质点在t=0时刻沿y轴正方向运动，在t=时位于波谷，在t=时位于y＞0的某位置(不是位于波谷)，选项C正确D错误；若此波传入另一介质中，周期T不变，其波速变为v=s，由λ=vT可得它在该介质中的波长为λ=×=，选项E正确。
巩固练习：（2017年全国卷Ⅲ，34（1））（5分）如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t=0时的波形图，虚线为t= s时的波形图。
已知该简谐波的周期大于s。
关于该简谐波，下列说法正确的是_______（填正确答案标号。
选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。
每选错1个扣3分，最低得分为0分）。
A．波长为2 m B．波速为6 m/s C．频率为HzD．t=1 s时，x=1 m处的质点处于波峰E．t=2 s时，x=2 m处的质点经过平衡位置【答案】BCE【解析】由波形图可知，波长为4 m，A错误；实线为t=0时的波形图，虚线为t= s时的波形图，波沿x轴正方向传播，又该波的周期大于s，则0~ s时间内波传播的距离34xλ∆=，30.5 s4T=，故周期2s3T=，频率为Hz，波速 6 m/sv fλ==，BC正确；由31 s=2T，t=0时，x=1 m处的质点在波峰位置，t=1时，该质点应该在平衡位置向上振动，D错误；由2 s3T=，t=0时，x=2 m处的质点在平衡位置，t=2 s时，该质点同样经过平衡位置，E正确。
3、已知简谐波上质点振动图像和波部分信息，分析问题【例3】（2018年江苏卷，（3））一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x=0 和x= m处的两个质点A、B的振动图象如图所示．已知该波的波长大于m，求其波速和波长【答案】v=2 m/s，λ= m【考点】振动图像，波长、频率和波速的关系【解析】由图象可知，周期T= s由于波长大于m，由图象可知，波从A到B的传播时间Δt= s波速xvt∆=∆，代入数据得v=2 m/s 波长λ=vT，代入数据得λ= m巩固练习：（2016年四川卷，6）（6分）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10m的两质点。
波先传到P，当波传到Q开始计时，P、Q两质点的振动图像如图所示，则A．质点Q开始振动的方向沿y轴正方向B ．该波从P 传到Q 的时间可能为7sC ．该波的传播速度可能为2m/sD ．该波的波长可能为6m【答案】AD【解析】读图可知，质点P 的振动图像为虚线，质点Q 为实线。
从0时刻开始，质点Q 的起振方向沿y 轴正方向，所以A 选项正确。
由题可知，简谐横波的传播方向从P 到Q ，由图可知，周期T =6s ，质点Q 的振动图像向左平移4s 后与P 点的振动图像重合，意味着Q 比P 的振动滞后了4s ，即P 传到Q 的时间t ∆可能为4s ，同时由周期性可知，从P 传到Q 的时间t ∆为(4+)s nT ，n =0，1，2，…，即t ∆=4s ，10s ，16s ，…，所以B 选项错误。
由x v t∆=∆，考虑到简谐波的周期性，当t ∆=4s ，10s ，16s ，…时，速度v 可能为s ，1m/s ，s ，…，所以C 选项错误。
同理，考虑周期性，=vT λ 可得，波长可能为15m ，6m ，，…，所以D 选项正确。
故此题答案选择AD 。
4、已知简谐波的图像和波上质点的振动图像，分析问题【例4】（2018年全国Ⅰ，34（2））（10分）一列简谐横波在t =1s 3时的波形图如图（a ）所示，P 、Q 是介质中的两个质点，图（b ）是质点Q 的振动图像。
求：（i ）波速及波的传播方向；（ii ）质点Q 的平衡位置的x 坐标。
【答案】(ⅰ)18 cm/s 沿x 轴负方向传播 (ⅱ)x Q =9 cm 【考点】振动图像、波的图像，波长、频率和波速的关系【解析】（i ）由图（a ）可以看出，该波的波长为：36cm λ=①由图（b ）可以看出，周期为：T =2 s② 波速为：18cm/s v Tλ==③ 由图（b ）知，当1s 3t =时，Q 点向上运动，结合图（a ）可得，波沿负方向传播。
（ii ）设质点P 、Q 平衡位置的x 坐标分别为x P 、x Q 。
由图（a ）知，x =0处sin 302A y A =-=-︒（），因此：303cm 360P x λ︒==︒④ 由图（b ）知，在t =0时Q 点处于平衡位置，经1s 3t ∆=，其振动状态向x 轴负方向传播至P 点处，由此及③式有：6cm Q P x x v t -=∆=⑤由④⑤式得，质点Q 的平衡位置的x 坐标为：x Q =9 cm⑥巩固练习：（2014年全国Ⅰ卷，34（1））（6分）图（a ）为一列波在t=2s 时的波形图，图（b ）为媒质是平衡位置在x =处的质点的振动图象，P 是平衡位置为x =2m 的质点，下列说法正确的是 （填正确答案标号，选对一个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。
每选错1个扣3分，最低得0分）。
A ．波速为s B ．波的传播方向向右 C ．0-2s 时间内，P 运动的路程为8cm图（a ） 图（b ）图（a ）图（b ）D ．0-2s 时间内，P 向y 轴正方向运动E ．当t =7s 时，P 恰好回到平衡位置【答案】ACE【解析】由图(a)可知,波长λ=2 m,由图(b)可知周期T =4 s,则波速v =λT = m/s,A 正确；t =2s 时,x = m 处的质点振动方向向下,则波向左传播,B 错；0~2 s 时间内P 质点运动的路程s P =t x T，4A =8 cm,C 项正确；0~2 s 内P 质点向y 轴负方向运动,D 项错。
t =0时P 质点位于正向最大位移处,故P 质点达到平衡位置的时刻为t =(2n +1)4T (n =0,1,2…),则n =3时,t =7 s,P 恰好回到平衡位置,E 项正确。
三、课堂练习：《三维设计》P 224-226第2节突破点（一）、（二）典例及练习。