2019年高考物理 机械振动与机械波第2讲机械波学案

第2节机械波一、波的形成与传播1．机械波的形成条件(1)有发生机械振动的波源。

(2)有传播介质，如空气、水、绳子等。

2．传播特点(1)传播振动形式、能量和信息。

(2)质点不随波迁移。

(3)介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源相同。

3．机械波的分类4.(1)波长：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻点间的距离，用λ表示。

波长由频率和波速共同决定。

①横波中，相邻两个波峰(或波谷)之间的距离等于波长。

②纵波中，相邻两个密部(或疏部)之间的距离等于波长。

(2)频率：波的频率由波源决定，等于波源的振动频率。

(3)波速：波的传播速度，波速由介质决定，与波源无关。

(4)波速公式：v ＝λf ＝λT 或v ＝Δx Δt。

二、波的图象 1．坐标轴x 轴：各质点平衡位置的连线。

y 轴：沿质点振动方向，表示质点的位移。

2．物理意义：表示介质中各质点在某一时刻相对各自平衡位置的位移。

3．图象形状：简谐波的图象是正弦(或余弦)曲线，如图所示。

三、波的干涉、衍射和多普勒效应1．波的叠加 观察两列波的叠加过程可知：几列波相遇时，每列波都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，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。

2．波的干涉和衍射(1)定义：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感受到波的频率发生变化的现象。

(2)实质：波源频率不变，观察者接收到的频率发生变化。

(3)规律：①波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率变大。

②波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的频率变小。

③波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率等于波源的频率。

1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)在机械波的传播中，各质点随波的传播而迁移。

(×)(2)机械波的频率等于振源的振动频率。

(√)(3)通过波的图象可以找出任一质点在任意时刻的位移。

1 波的形成和传播[学科素养与目标要求]物理观念：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.科学思维：通过生活中有关波的素材，建立对波的感性认识，为进一步学习打下基础.科学探究：通过视频和模拟动画，逐步体会和理解波的形成和传播及横波、纵波的概念. 科学态度与责任：注重学生的亲身体验和实验观察，理解科学本质，形成对科学和技术应有的正确态度.一、波的形成和传播1.波：振动的传播称为波动，简称波.2.波的形成和传播(以绳波为例)(1)一条绳子可以分成一个个小段，一个个小段可以看做一个个相连的质点，这些质点之间存在着相互作用.(2)当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻质点，使它也上下振动.这个质点又带动更远一些的质点……绳上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动.二、横波和纵波定义标志性物理量实物波形横波质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波(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.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.2.机械波机械振动在介质中传播，形成了机械波.3.机械波的特点(1)介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只是振动这种运动形式.(2)波是传递能量的一种方式.(3)波可以传递信息.1.判断下列说法的正误.(1)质点的振动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)物体做机械振动，一定产生机械波.( ×)(4)质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这样的波一定是横波.( ×)2.绳波在某时刻的形状如图1所示，若O是波源，则此刻A点的振动方向________，若O′是波源，则此刻A点的振动方向________.(填“向上”或“向下”)图1答案向上向下一、波的形成、传播及特点如图所示，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)红色标记有没有随波迁移？(2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？答案(1)没有.红色标记只在竖直方向上下振动.(2)不会.当手停止抖动后，波仍向右传播.1.机械波的形成与传播2.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(频率)：各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)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振动，并不随波迁移.各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同.(5)实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也可以传递能量和信息.例1 如图2所示，是某绳波形成过程的示意图.质点1在外力作用下沿垂直于直线方向做简谐运动，带动2、3、4、…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端.已知t ＝0时，质点1开始向上运动，t ＝T4时，1到达最上方，5开始向上运动.问：图2(1)t ＝T2时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？(2)t ＝3T4时，质点8、12、16的运动状态如何？答案 见解析解析 各质点在各时刻的情况，如图所示：(1)由甲图可知，t ＝T2时，质点8未达到波峰，正在向上运动，质点12、16未运动.(2)由乙图可知，t ＝3T4时，质点8正在向下运动，质点12向上运动，质点16未运动.波动过程中各质点的运动规律可用三句话来描述： (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”.针对训练 (多选)下列关于机械波的说法中，正确的是( ) A.波传播过程中，质点也随着波移动 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的振动D.离波源越远，质点的振动频率越小 答案 BC 二、横波和纵波如图所示，(1)图甲是绳波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？ (2)图乙是声波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？ 答案 (1)相互垂直. (2)在同一条直线上.横波和纵波的区别(1)质点的振动方向与波的传播方向的关系不同：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的传播方向在同一条直线上.(2)传播介质不同：横波只能在固体介质中传播；纵波在固体、液体和气体中均能传播. (3)特征不同：横波中交替、间隔出现波峰和波谷；纵波中交替、间隔出现密部和疏部. 例2 关于横波和纵波，下列说法正确的是( ) A.振源上下振动形成的波是横波B.振源水平振动形成的波是纵波C.波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波是横波D.质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波答案 C解析根据横波和纵波的概念，质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫做横波，质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫做纵波，与上下振动或水平振动无关，故A、B选项错误，C选项正确；质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，并不能说明是沿同一直线，故D选项错误.三、振动与波的关系1.区别(1)研究对象不同——振动是单个质点在平衡位置附近的往复运动，是单个质点的“个体行为”；波动是振动在介质中的传播，是介质中彼此相连的大量质点将波源的振动传播的“群体行为”.(2)力的来源不同——产生振动的回复力，可以由作用在物体上的各种性质的力提供；而引起波动的力，则总是联系介质中各质点的弹力.(3)运动性质不同——振动是质点的变加速运动；而波动是匀速直线运动，传播距离与时间成正比.2.联系(1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动.(2)波动的性质、频率和振幅与振源相同.例3(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并由近及远传播而形成波，所以选项A、B正确；波的传播速度是波形由波源向外传播的速度；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，不会因波源停止振动而立即停止传播，选项D错误.四、由“带动法”确定质点的振动方向带动法原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点.方法：在质点P靠近波源一方附近的图象上另找一点P′，P′为先振动的质点，若P′在P 上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动.如图3所示.图3例4一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图4所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点说法正确的是( )图4A.质点B向右运动B.质点D和质点F的速度方向相同C.质点A和质点C的速度方向相同D.从此时算起，质点B比质点C先回到平衡位置答案 D解析波传播时，离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动，并跟随着离波源近的质点振动，D跟随C向上运动，F跟随E向下运动，同理，A向下运动，C向上运动，由此可知选项B、C错误；由于此时B和C都向上运动，所以B比C先到达最大位移处，并先回到平衡位置，选项A错误，D正确.[学科素养] 例4考查了质点振动方向的确定方法，先振动的质点带动邻近的后振动的质点.这是从物理学视角对基于事实构建的振动模型中各质点运动规律及相互关系的分析，体现了“科学思维”的学科素养.1.(波的形成和传播)(2018·临漳一中高二下学期期中)如图5所示是某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向.质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端.t＝0时质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动.下列判断正确的是( )图5A.t ＝T4时质点5的运动方向向下B.t ＝T2时质点8的速度方向向上C.t ＝3T4时质点12的运动方向向下 D.t ＝T 时质点17开始向下运动答案 B2.(横波和纵波)有关纵波与横波，下列说法中正确的是( ) A.对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同 B.对于横波，质点振动方向与波的传播方向垂直 C.纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能 D.横波只能在固体中传播，纵波只能在液体、气体中传播 答案 B解析 纵波质点振动方向与传播方向在一条直线上，方向并不一定相同，故A 选项错误；机械波的质点只是在其平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移，横波和纵波都是这样，故C 选项错误；横波只能在固体中传播，纵波可在固体、液体和气体中传播，故D 选项错误. 3.(振动与波的关系)(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 机械振动在介质中传播，形成了机械波，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. 4.(由“带动法”确定质点的振动方向)振源A 带动细绳上各点上下做简谐运动，t ＝0时刻绳上形成的波形如图6所示.规定绳上质点向上运动的方向为x 轴的正方向，则P 点的振动图象是( )图6答案 B解析由“带动法”可知此时P点从平衡位置开始向下运动，B正确.一、选择题考点一波的形成、传播和特点1.在敲响古刹里的大钟时，有的同学发现，停止对大钟的撞击后，大钟仍“余音未绝”，主要原因是( )A.大钟的回声B.大钟在继续振动，空气中继续形成声波C.人的听觉发生“暂留”D.大钟虽停止振动，但空气仍在振动答案 B解析停止对大钟的撞击后，大钟的振动不会立即停止，振动的能量不会立即消失，大钟会做一段时间的阻尼振动，因此还会在空气中形成声波，这就是“余音未绝”的原因，所以选项B正确.2.在一平静的湖面上漂浮着一轻木块，向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于木块的运动情况，以下说法正确的是( )A.因为“随波逐流”，木块将被推至远处B.因不知道木块离波源的远近如何，所以无法确定木块的运动情况C.无论木块离波源的远近如何，它都不能被波推动，最多只能在湖面上做上下振动D.木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力的大小等情况有关答案 C解析波传播的是振动这种形式，各质点在各自平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移，故A、B、D错误，C正确.3.(多选)关于机械波的说法正确的是( )A.相邻的质点要相互做功B.机械波在真空中也能传播C.波源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动D.除波源外，波中各质点都做受迫振动答案ACD解析机械波是由于介质中前面的质点带动后面的质点运动，使波源的振动形式与波源的能量向远处传播而形成的，前、后质点间存在相互作用力，因而相互做功，故A正确；机械波的传播必须有介质，在真空中不能传播，故B错误；波源依次带动后面的质点，每个质点都做受迫振动，每个质点的频率都与波源频率相同，并且都“仿照”波源振动，故C、D正确.4.(多选)关于机械波的形成，下列说法中正确的是( )A.物体做机械振动，一定产生机械波B.后振动的质点总是跟着先振动的质点振动，只是时间上落后一步C.参与振动的质点都有相同的频率D.机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递答案BC解析机械波的形成必须具备的两个条件：波源和介质，物体做机械振动，若其周围没有传播这种振动的介质，远处的质点不可能振动起来形成机械波，故A选项错误；形成机械波的各振动质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移，故D选项错误.5.一列简谐横波在介质中传播，当波源质点突然停止振动时，介质中其他质点的振动及能量传递的情况是( )A.所有质点都立即停止振动B.已经振动的质点将继续振动，未振动的质点则不会振动C.能量将会继续向远处传递D.能量传递随即停止答案 C6.关于机械波，下列说法中正确的是( )A.自然界所刮的风就是一种机械波B.波不仅能传递能量，而且参与振动的质点也在随波迁移C.波将波源的振动形式传播出去的同时，也可以传递信息D.传播机械波的介质一定是可以自由流动的答案 C考点二横波和纵波7.区分横波和纵波的依据是( )A.是否沿水平方向传播B.质点振动的方向和波传播的远近C.质点振动的方向和波传播的方向是相互垂直还是在同一直线上D.质点振动的快慢答案 C8.(2018·南昌十中高二下学期期中)下列关于纵波的说法中，正确的是( )A.在纵波中，波的传播方向就是波中质点的移动方向B.纵波中质点的振动方向一定与波的传播方向在一条直线上C.纵波中质点的振动方向一定与波的传播方向垂直D.纵波也有波峰和波谷答案 B9.某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s 和9km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子P 和水平弹簧振子H 组成(如图1所示).在一次地震中，震源在地震仪下方，观察到两振子相差5s 开始振动，则( )图1A.P 先开始振动，震源距地震仪约36kmB.P 先开始振动，震源距地震仪约25kmC.H 先开始振动，震源距地震仪约36kmD.H 先开始振动，震源距地震仪约25km 答案 A解析 横波的传播速率小于纵波的传播速率，所以P 先开始振动.由x 9km/s ＋5s ＝x4km/s，可得x ＝36km ，故A 正确，B 、C 、D 错误.考点三 由“带动法”确定质点的振动方向10.(2018·商州高二检测)如图2所示为波沿一条固定的绳子向右刚传播到B 点时的波形，由图可判断A 点刚开始的振动方向是( )图2A.向左B.向右C.向下D.向上 答案 D解析 根据带动法可知B 点要向上振动，且所有点的起振方向都相同，所以D 正确. 11.一列简谐横波沿x 轴传播，某时刻的波形如图3所示，已知此时质点F 的运动方向向y 轴负方向，则( )图3A.此波向x 轴正方向传播B.质点C 此时向y 轴正方向运动C.质点C 将比质点B 先回到平衡位置D.质点E 的振幅为零答案 C解析 因为机械波在传播过程中，靠近波源的质点的振动带动相邻的后面质点的振动，而后面质点要“模仿”前面质点的振动，所以本题中，已知质点F 的运动方向向y 轴负方向，即F 质点正在“模仿”右边质点的振动，这说明波源在右边，波从右向左传播，即此波向x 轴负方向传播，选项A 错误；质点C 此时刚到达最大位移处，速度为0，此后向y 轴负方向运动，选项B 错误；质点B 要先向y 轴正方向运动到达波峰位置再回到平衡位置，而质点C 直接从波峰位置回到平衡位置，选项C 正确；振幅指的是质点离开平衡位置的最大距离，虽然此时质点E 的位移为零，但其振幅不为零，选项D 错误.12.一列波在介质中向某一方向传播，图4为此波在某一时刻的波形图，并且此时振动还只发生在M 、N 之间，已知此波的周期为T ，Q 质点速度方向在波形图中是向下的，下面说法中正确的是( )图4A.波源是M ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动了TB.波源是N ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动了3T 4C.波源是N ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动了T 4D.波源是M ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动了T 4答案 C解析 由于此时Q 质点向下振动，且Q 质点右方邻近质点在Q 质点下方，则波向左传播，N是波源.经过一个周期，振动从N 点传播到M 点，又因从波源N 起振开始计时，需经34T ，P 质点才开始振动，故P 质点已振动了T 4，选项C 正确. 二、非选择题13.如图5甲所示为波源的振动图象，图乙为均匀介质中同一条直线上等间距的质点在t ＝1s 时的振动状态，其中质点4刚开始振动.请在图丙中画出t ＝5s 时质点的振动状态.图5答案见解析图解析由题图甲知波源振动周期T＝4s，根据波传播的规律知t＝5s时，波源出现在波峰，质点16起振.如图所示.。

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第2讲机械波【基础梳理】一、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(1）横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波．（2）纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波．二、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＝错误!＝λf.机械波的速度大小由介质决定，与机械波的频率无关．三、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．【自我诊断】判一判(1）在机械波的传播中，各质点随波的传播而迁移．（)（2）机械波的频率等于振源的振动频率．( ）（3）机械波的传播速度与振源的振动速度相等．（）(4）质点振动的方向总是垂直于波传播的方向．( ）(5)在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离．( )（6）机械波在介质中传播的速度由介质本身决定．（)(7）部队过桥不能齐步走而要便步走，是为了避免桥梁发生共振现象．（）(8）火车鸣笛减速向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率低．( ）提示：（1)×（2)√（3)×（4）×(5）√(6）√（7）√（8）×做一做（2018·昆明质检）一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4 m/s。

2019-2020年高三物理专题复习机械振动机械波教案从近几年的高考试题看,对本专题的考查多以选择题形式出现，但试题信息量大，一道题中考查多个概念、规律。

对机械振动的考查着重放在简谐运动的运动学特征、动力学特征和振动图象上；同时也通过简谐运动的规律考查力学的主干知识。

对机械波的考查着重放在波的形成过程、传播规律、波长和波动图象及波的多解上；对波的叠加、干涉和衍射、多普勒效应也有涉及。

实际上许多考题是振动与波的综合,考查振动图象与波动图象的联系和区别；同时也加强了对振动和波的联系实际的问题的考查,如利用单摆、结合万有引力知识测量山的高度，共振筛、队伍过桥等共振现象的利用与防止，医用B型超声波图、心电图、地震波图线的分析等。

一、主要知识点及要求：1.要求掌握简谐运动的判断方法，对称性与周期性，知道简谐运动中各物理量的变化特点.主要模型：弹簧振子、单摆（在小振幅条件下单摆做简谱运动，周期公式）。

受迫振动、共振也不可忽略。

2.理解和掌握机械波的特点：①在简谐波传播方向上，每一个质点都以它自己的平衡位置为中心做简谐运动；后一质点的振动总是落后于它前一质点的振动。

②波传播的只是运动形式（振动）和振动能量，介质并不随波的传播而迁移。

③同一列波上所有质点的振动都具有相同的周期和频率。

3．理解波的频率和周期由振源决定，波速由介质决定，波长由波速和频率共同决定。

一列波上所有质点振动的周期都相等。

4．掌握衍射、干涉是波的特有现象。

知道在两列波相遇叠加时遵从叠加原理，两列波叠加时不受波的频率限制；干涉是一种特殊的叠加，即在两波的频率相同时使某些振动加强点总加强振动减弱点总减弱的现象。

5．本专题易错点和难点有：①波速与质点的振动速度无关。

波的传播速度是由介质的物理性质决定的，在同一种介质中波的传播速度不变；而波上各质点的运动是在自身平衡位置附近的振动，是变加速运动。

②振动图象和波动图象的区别和应用。

③波的多解问题往往是由波的传播方向的双向性、波长的多种可能性、周期的多种可能性而引起的，在求解过程中要特别注意。

诚西郊市崇武区沿街学校第一零九中学2021年高考物理二轮专题复习机械振动和机械波教案一、简谐运动的根本概念1．定义物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫简谐运动。

表达式为：F=-kx。

这是简谐运动的充要条件。

⑴简谐运动的位移必须是指偏离平衡位置的位移。

也就是说，在研究简谐运动时所说的位移，其起点都默认是在平衡位置处。

⑵回复力是一种效果力。

是振动物体在沿振动方向上所受的合力。

⑶“平衡位置〞不等于“平衡状态〞。

平衡位置是指回复力为零的位置，物体在该位置所受的合外力不一定为零。

〔如单摆摆到最低点时，沿振动方向的合力为零，但在指向悬点方向的合力却不等于零，所以并不处于平衡状态〕⑷F=-kx中的k是回复力系数，即简谐运动的断定式F=-kx中的比例系数，对于弹簧振子k恰好就是弹簧的劲度，对其它简谐运动它就不再是弹簧的劲度了。

2．简谐运动过程中几个重要的物理量间的关系要纯熟掌握做简谐运动的物体在某一时刻〔或者者某一位置〕的位移x、回复力F、加速度a、速度v 这四个矢量的互相关系。

〔这四个量都是变量〕⑴由定义知：F∝x，方向相反；⑵由牛顿第二定律知：F∝a，方向一样；⑶由以上两条可知：a∝x，方向相反；⑷当振子向平衡位置挪动时v增大，而x、F、a均减小；这时v与a、F同向，而与x反向；当振子远离平衡位置挪动时v 减小，而x 、F 、a 均增大；这时v 与a 、F 反向，而与x 同向。

3．从总体上描绘简谐运动的物理量振动的最大特点是往复性或者者者说是周期性。

因此振动物体在空间的运动有一定的范围，用振幅A 来描绘；在时间是是上那么用周期T 来描绘完成一次全振动所须的时间是是。

⑴振幅A 是描绘振动强弱的物理量。

〔一定要将振幅跟位移相区别，在简谐运动的振动过程中，振幅是不变的，而位移是改变的〕对同一个振动系统而言，振幅大就是振动强。

简谐运动中振动系统的动能和势能在互相转化过程中，总机械能是守恒的。

第2讲机械波板块一主干梳理·夯实基础【知识点1】机械波横波和纵波Ⅰ1．机械波的形成和传播(1)产生条件①有波源；②有介质，如空气、水、绳子等。

(2)传播特点①传播振动形式、能量和信息；②介质中质点不随波迁移；③介质中各质点振动频率、振幅、起振方向都与波源相同。

2．机械波的分类【知识点2】横波的图象波速、波长、频率(周期)及其关系Ⅱ1.横波的图象(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偏离各自平衡位置的位移。

(2)意义：表示在某一时刻各质点离开各自平衡位置的位移。

(3)图象(4)应用①可直接读取振幅A、波长λ，以及该时刻各质点偏离各自平衡位置的位移。

②可确定该时刻各质点加速度的方向，并能比较该时刻不同质点速度或加速度的大小。

③可结合波的传播方向确定各质点的振动方向，或结合某个质点的振动方向确定波的传播方向。

2．波长、波速、频率(周期)及其关系(1)波长λ：在波动中，偏离平衡位置位移(或者说振动相位)总是相同的两个相邻质点间的距离。

(2)波速v ：波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定。

(3)频率f ：由波源决定，等于波源的振动频率；与周期的关系为f ＝1T。

(4)波长、波速、频率和周期的关系：v ＝λf ＝λT。

【知识点3】 波的干涉和衍射 多普勒效应 Ⅰ 1．波的独立传播原理两列波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的运动特征，即各自的波长、频率等保持不变，继续传播，就像没有跟另一列波相遇一样。

2．波的叠加几列波相遇时能够保持各自的运动特征，即各自的波长、频率等保持不变，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(速度、加速度)等于这几列波单独传播时引起的位移(速度、加速度)的矢量和。

3．波的干涉和衍射的比较4．多普勒效应(1)定义：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到的波的频率发生变化的现象叫多普勒效应。

(2)规律：波源的频率不变，只是观察者接收到的波的频率发生变化。

《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。