高三物理振动图像和波动图像

振动图像与波动图像【核心考点提示】两种图象的比较振动图象波动图象研究对象一振动质点沿波传播方向的所有质点研究内容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的加速度方向(4)传播方向、振动方向的互判图象变化随着时间推移，图象延续，但已有形状不变随着时间推移，波形沿传播方向平移一完整曲线占横坐标的距离表示一个周期表示一个波长【微专题训练】例题1：如图甲所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图，P是参与波动的、离原点x1＝2m处的质点，Q是参与波动的、离原点x2＝4m处的质点。

图乙是参与波动的某一质点的振动图像(所有参与波动的质点计时起点相同)。

由图可知()A．从t＝0到t＝6s，质点P通过的路程为0.6mB．从t＝0到t＝6s，质点Q通过的路程为1.2mC．这列波的传播速度为v＝2m/sD．从t＝0起，质点P比质点Q先到达波峰E．图乙可能是图甲中质点Q的振动图像[解析]由题图乙可知周期为2s,6s＝3T，每个周期内质点运动的路程为4A，因此从t＝0到t＝6s，质点P通过的程为12A＝60cm＝0.6m，选项A正确；质点Q通过的路程也为0.6m，选项B错误；由题图甲可知波长为4m，这列波的波速为v＝λT＝2m/s，选项C正确；质点P在t＝0时正沿y轴负方向运动，质点Q正沿y轴正方向运动，因此质点Q比质点P先到达波峰，选项D错误；由于质点Q在t＝0时正沿y轴正方向运动，因此题图乙可能是题图甲中质点Q的振动图像，选项E正确。

例题2：图甲为一列简谐横波在t ＝0.05s 时刻的波形图，图乙为质点P 的振动图象，则下列说法正确的是 ( )A ．简谐波速度大小为20m/sB ．简谐波沿x 轴的负方向传播C ．t ＝0.25s 时，质点Q 的加速度大于质点P 的加速度D ．t ＝0.1s 时，质点Q 的运动方向沿y 轴正方向E ．t ＝0.3s 时，质点Q 距平衡位置的距离大于质点P 距平衡位置的距离[解析] 由图中数据及波速公式得v ＝λT ＝20m/s ，选项A 正确；由图乙可知t ＝0.05s 时质点P 正沿y 轴负方向运动，可知简谐波沿x 轴正方向传播，选项B 错误；Δt ＝0.25s －0.05s ＝0.20s ＝T ，经过一个周期各质点回到t ＝0.05s 时的位置，而t ＝0.05s 时，质点Q 的加速度大于质点P 的加速度，可知选项C 正确；由图示位置再经0.05s 即t ＝0.1s 时，质点Q 正经过平衡位置沿y 轴正方向运动，选项D 正确；t ＝0.3s 时与图示位置时间间隔Δt ＝0.3s －0.05s ＝0.25s ＝114T ，此时Q 位于平衡位置，P 位于波谷，选项E 错误。

2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训专题44 机械波特训目标 特训内容目标1 机械波的传播和波的图像（1T —4T ） 目标2 波动图像和振动图像（5T —8T ） 目标3 波的多解问题（9T —12T ） 目标4 波的干涉（13T —16T ） 目标5 波的衍射（17T —20T ） 目标6多普勒效应（21T —24T ）一、机械波的传播和波的图像1．一列简谐横波沿x 轴负方向传播，t =0时波的图像如图所示，质点P 的平衡位置在x =8m 处，该波的传播速度为40m/s 。

下列说法正确的是（ ）A ．该列波的周期T =0.2sB ．在0~1s 内质点P 通过的路程为2mC ．t =0.3s 时质点P 的速度方向沿y 轴负方向D ．x =4m 处质点的振动方程是()10sin 5cm y t π= 【答案】AB【详解】A ．根据图像可知=8m λ则该列波的周期8s=0.2s 40T vλ==，A 正确； B ．由分析有11s =5t T =则在1s 时间内质点P 通过的路程为5410cm =2m x =⨯⨯，B 正确； C ．由于该波沿x 轴负方向传播，根据同侧法，0时刻，质点P 沿y 轴负方向振动，又由于10.3s =12t T =经过一个周期，质点回到初始状态，再经过半个周期，质点P 沿y 轴正方向振动，C 错误； D ．根据同侧法，x =4m 处质点，在0时刻，处于平衡位置且沿y 轴正方向振动，则其振动方程为 ()2sin10sin 10cm y A t t Tππ==，D 错误。

故选AB 。

2．图1中的B 超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成B 超图像。

图2为血管探头沿x 轴正方向发送的简谐超声波图像，t ＝0时刻波恰好传到质点M 。

已知此超声波的频率为1×107 Hz 。

下列说法正确的是（ ）A ．血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为1.4×103 m/sB ．质点M 开始振动的方向沿y 轴正方向C ．t ＝1.25×10－7 s 时质点M 运动到横坐标x ＝3.5×10－4 m 处D ．0～1.25×10－7 s 内质点M 的路程为2mm 【答案】AD【详解】A ．由题图2知波长λ＝14×10－2 mm ＝1.4×10－4 m 由v ＝λf 得波速v ＝1.4×10－4 m×1×107 Hz ＝1.4×103 m/s 故A 正确；B ．由上下坡法可得，质点M 开始振动的方向沿y 轴负方向，故B 错误；C ．质点M 只会在自己的平衡位置周期性振动，不会随波迁移，故C 错误；D ．质点M 振动的周期771s 110110s 1T f -=⨯==⨯由于771.251051104t T --∆⨯==⨯所以质点M 在0～1.25×10－7 s 内运动的路程为542mm 4s A =⨯=故D 正确。

学大教育个性化教学辅导教案学科: 物理任课教师：黄启琢授课时间：年月日( 星期 )教学目标1、深刻理解振动图像意义和特征2、深刻理解波动图像意义和特征3、理解和掌握振动图像和波动图像的区别与联系难点重点理解和掌握振动图像和波动图像的区别与联系课堂教学过程课前检查作业完成情况：优□良□中□差□建议__________________________________________过程1．振动图象和波的图象振动图象和波的图象从图形上看好象没有什么区别，但实际上它们有本质的区别。

（1）物理意义不同：振动图象表示同一质点在不同时刻的位移；波的图象表示介质中的各个质点在同一时刻的位移。

（2）图象的横坐标的单位不同：振动图象的横坐标表示时间；波的图象的横坐标表示距离。

（3）从振动图象上可以读出振幅和周期；从波的图象上可以读出振幅和波长。

简谐振动图象与简谐横波图象的列表比较：简谐振动简谐横波图象坐标横坐标时间介质中各质点的平衡位置纵坐标质点的振动位移各质点在同一时刻的振动位移研究对象一个质点介质中的大量质点物理意义一个质点．．．．在不同时刻的振动位移介质中各质点．．．在同一时刻的振动位移随时间的变化原有图形不变，图线随时间而延伸原有波形沿波的传播方向平移运动情况质点做简谐运动波在介质中匀速传播；介质中各质点做简谐振动2．描述波的物理量——波速、周期、波长：（1）波速v：运动状态或波形在介质中传播的速率；同一种波的波速由介质决定。

注：在横波中，某一波峰（波谷）在单位时间内传播的距离等于波速。

（2）周期T：即质点的振动周期；由波源决定。

（3）波长λ：在波动中，振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离。

注：在横波中，两个相邻波峰（波谷）之间的距离为一个波长。

结论：（1）波在一个周期内传播的距离恰好为波长。

由此：①v=λ/T=λf；λ=vT. ②波长由波源和介质决定。

（2）质点振动nT（波传播nλ）时，波形不变。

（3）相隔波长整数倍的两质点，振动状态总相同；相隔半波长奇数倍的两质点，振动状态总相反。

三、振动图像与波得图像及多解问题一、振动图象与波得图象振动就是一个质点随时间得推移而呈现得现象；波动就是全部质点联合起来共同呈现得现象．简谐振动与其引起得简谐波得振幅、频率相同，二者得图象有相同得正弦（余弦）曲振动图象波动图象研究对象研究内容一质点位移随得变化规律某时刻所有质点得规律画出图线物理意义表示某在各时刻得位移表示某各质点得位移图线变化随时间推移，图线延续，但已有图像形状。

随时间推移，图象。

一完整曲线占横坐标距离表示一个。

表示一个。

m处得质点，Q就是平衡位置为x=4 m处得质点，图乙为质点Q得振动图象，则( ) A．t =0．15s时，质点Q得加速度达到正向最大B．t=0．15 s时，质点P得运动方向沿y轴负方向C．从t=0．10 s到t=0．25 s，该波沿x轴正方向传播了6 mD．从t=0．10 s到t=0．25 s，质点P通过得路程为30 cm【对应练习2】如图甲所示，为一列横波在t=0时刻得波动图像，图乙为质点P得振动图像，下列说法正确得就是（）A．波沿x轴正方向传播B．波沿x轴负方向传播C．波速为6m/sD．波速为4m/s【对应练习3】一列横波沿x轴正方向传播，a、b、c、d为介质中得沿波传播方向上四个质点得平衡位置。

某时刻得波形如图1所示，此后，若经过3/4周期开始计时，则图2描述得就是（）A．a处质点得振动图象B．b处质点得振动图象C．c处质点得振动图象D．d处质点得振动图象【对应练习4】图甲表示一简谐横波在t=20 s时得波形图，图乙就是该列波中得质点P得振动图象，由甲、乙两图中所提供得信息可知这列波得传播速度以及传播方向分别就是( )．A．v=25cm／s，向左传播B．v=50cm／s，向左传播C．v=25 cm／s．向右传播D．v=50 cm／s，向右传播．二、波动图象得多解1、波得空间得周期性：相距为得多个质点振动情况完全相同．2、波得时间得周期性：波在传播过程中，经过时，其波得图象相同．3、波得双向性：波得传播方向及质点得振动方向不确定，要全面考虑。

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。

二、弹簧振子定义：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。

三、单摆1. 定义：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。

2. 单摆的振动可看作简谐运动的条件是：最大摆角α<5°。

3. 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。

4. 作简谐运动的单摆的周期公式为：T=2π（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）。

四、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。

第1页 (共4页) 第2页(共4页)高三物理基本概念检测五 振动与波动 姓名机械振动一、简谐运动： 1、基本知识点：特征：F 回 ＝－ 实例：弹簧振子和单摆； 能量：只有 动 能和 势 能相互转化， 机械能 守恒。

2、弹簧振子振动过程中各物理量变化分析：回复力F=－kx （由弹簧的弹力 提供） 各物理量的大小:各物理量的方向：3.单摆:周期公式=T （与振幅、摆球质量 无 关） 二、表征物理量：振幅：振动物体离开平衡位置的 距离,是 量。

周期：振动物体完成 所需时间，单位是 。

频率：单位时间内 ，单位是 。

周期和频率之间的关系=T 。

三、简谐运动的图像物理意义：简谐运动图像描述了简谐运动物体 随 变化的规律。

1、看： 、2、算： 、 （振子完成一次全振动所通过的路程为 ）3、判断： 任意时刻回复力和加速度的方向： ； 四、阻尼振动 受迫振动1、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动。

如图1-4-1所示无阻尼振动:振幅保持不变的振动，叫做无阻尼振动，也叫等幅振动。

如图1-4-2所示2、受迫振动：物体在外界驱动力作用下所做的振动叫受迫振动。

①物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于 的频率； ②受迫振动的频率跟物体的固有频率没有关系。

3、共振：驱动力频率等于物体的 频率时，受迫振动的振幅最 ，这种现象叫做共振。

发生共振的条件：驱动力频率等于物体的 频率。

机械波一、机械波形成和传播：1、形成条件：有波源；有传播振动的弹性介质。

2、波动的实质：波是传递能量和信息的一种方式。

波传播的只是振动这种运动形式，介质中各个质点只在平衡位置附近往复运动，并不随波迁移。

二、波速、波长、周期和频率：经过一个周期T ，振动在介质中传播的距离等于一个波长λ，所以波速为=v 三、横波的图象（y －x 图）横坐标x 表示介质中各质点的平衡位置到原点的距离，纵坐标y 表示各质点相对平衡位置的位移。

1、由图象可直接知道：振幅A 、波长λ。

《振动图像与波动图像的比较》教案吴元清2013 、 4、 10课题 :教学目的 :知识与技能 振动图像与波动图像的比较: 知道振动图像和波动图像的区别与联系，知道波的传播方向与质点的振动方向的关系。

知道用振动图像能表示波动中某一个质点的振动规律。

过程与方法 : 通过教学，掌握由波的传播方向判断质点的振动方向（或由质点的振动方向判断波的传播方向）的方法。

知道波动图像随时间变化，知道画后某一时刻波动图像的方法情感态度与价值观 : 通过感悟，使学生获得对振动图像和波动图像的正确认识，通过分 析、讨论、总结等学习活动，培养学生热爱物理学习的情感和积极参与、相互配合的 学习精神。

教学重点 : 教学难点 : 振动图像与波动图像的区别和联系的教学波动图像的横轴表示各个质点的平衡位置的理解、波动图像随时间的变化关系、波的传播方向与质点的振动方向的关系的理解重点与难点的突破方法 :本次课学习的振动图像与波动图像的比较，是振动和波动知识综合性较强的地方，学生往往容易把两种图像混淆，因此，在教学中应联系两种图像的形成过程、图像的 变化情况、及各个物理量的变化规律进行比较教学；再通过例题的教学，加深对两种 图像的区别的理解并应用于解题中。

教具准备： 教学过程：一、知识回顾：多媒体投影图 多媒体课件、波动图像演示器 y/cm5 01 23 4t/ s1（振动图像） -5 教师：图 1 是什么图像？ 图 1学生：是振动图像；教师：从图像中能获得哪些信息？ 学生：从图像中能获得的信息是：周期、振幅、任意时刻的位移、加速度方向、振动方向。

y/cmv5 0 41 2x/m-5 多媒体投影图 2（波动图像） 图 2教师：图 2 是什么图像？ 学生：是波动图像。

教师：从图像中能获得哪些信息？ 学生：从图像中能获得的信息是：振幅、波长；该时刻各质点的位移、加速度；已知波的传播方向可确定该时刻各质点的振动方向，反之，已知各质点的振动方向，可确定波的传播方向。

滁州市校盟2024-2025学年高三12月监测物理试卷（二）注意事项:1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。

回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在试卷上无效。

3.考试结束后，本试卷和答题卡一并交回。

一、单选题：本大题共8小题，共32分。

1.如图所示，篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮，离地后上升的最大高度为H。

若运动员上升第一个H3所用的时间为t1，上升第二个H3所用的时间为t2，上升第三个H3所用的时间为t3，则该运动员A. 从起跳到落地的过程通过的位移大小为2HB. 从起跳到落地的过程通过的路程为0C. 上升过程的平均速度大小为Ht1+t2+t3D. 从起跳到落地的过程的平均速率为02.一质量为m的物块恰好能沿倾角为30∘的足够长斜面匀速下滑。

物块在沿斜面匀速下滑的过程中，在竖直平面内给物块一外力F，F与水平方向的夹角为α，斜面始终处于静止状态，如图所示。

已知重力加速度为g，下列说法正确的是( )A. 若α=0∘，物块沿斜面下滑过程中，地面对斜面的摩擦力水平向左B. 若α=60∘，物块沿斜面下滑过程中，地面对斜面的摩擦力为零C. 若α=90∘，物块将不能沿斜面匀速下滑D. 若F 推着物块沿斜面匀速上滑，则F 的最小值大于mg3.如图，一半径为R 的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高；质量为m 的质点自轨道端点P 由静止开始滑下，滑到最低点Q 时，对轨道的正压力为2mg ，重力加速度大小为g.质点自P 滑到Q 的过程中，( )A. 机械能减少了14mgR B. Q 点的重力瞬时功率为mggRC. 克服摩擦力所做的功为12mgRD. 质点可以上升到右侧12R 高处4.如图所示，在平面坐标系内以坐标原点O 为圆心画一个半径为R =6 cm 的圆。

若沿平面方向加一匀强电场，电场强度为E ，测得P 点的电势为6 V ，Q 点的电势为―6 V ，M 点的电势为2 V ，则下列说法正确的是( )A. 电场方向与y 轴负方向的夹角的正切值为0B. N 点的电势为2 VC. 匀强电场的电场强度大小为100103V/mD. 在同一圆周上，沿电场线方向直径两端点的电势差最大为12 V5.将横截面相同、材料不同的两段等长导体R 1、R 2无缝连接为一段导体，导体总长度为1.00m ，接入图甲电路。