人教版 选修3-4 高二(下 )第十二章 机械波 知识复习

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。

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。

章末总结一、对波的图象的理解 从波的图象中可以看出：(1)波长λ；(2)振幅A ；(3)该时刻各质点偏离平衡位置的位移情况；(4)如果波的传播方向已知，可判断各质点在该时刻的振动方向以及下一时刻的波形；(5)如果波的传播速度大小已知，可利用图象所得的相关信息进一步求得各质点振动的周期和频率：T ＝λv ，f ＝v λ.例1 一列沿x 轴传播的简谐横波，波速为10 m/s ，在t ＝0时刻的波形图线如图1所示，此时x ＝1.0 m 处的质点正在向y 轴负方向运动，则( )图1A ．此波一定沿x 轴正方向传播B ．x ＝1.0 m 处的质点做简谐运动的周期为0.20 sC ．t ＝0时刻x ＝1.5 m 处的质点具有最大速度D ．再经1.0 s ，x ＝1.5 m 处的质点通过的路程为10 m 答案 B解析 此时x ＝1.0 m 处的质点正在向y 轴负方向运动，知该波向x 轴负方向传播．故A 错误；在波的传播方向上，各点的周期是相等的，由题图知波长是2.0 m ，则：T ＝λv ＝2.010 s ＝0.20 s ．故B 正确；t ＝0时刻x ＝1.5 m 处的质点处在负方向的最大位移处，所以速度是0.故C 错误；再经1.0 s ，经历了n ＝t T ＝1.0 s0.20 s ＝5个周期，质点在一个周期内的路程等于4个振幅，x ＝1.5 m处的质点通过的路程为s ＝5×4A ＝20×0.02 m ＝0.4 m ．故D 错误． 针对训练1图2一列简谐横波沿x 轴传播，t ＝0时的波形如图2所示，质点a 与质点b 相距1 m ，a 质点正沿y 轴正方向运动；t ＝0.02 s 时，质点a 第一次到达正向最大位移处，由此可知( ) A ．此波的传播速度为25 m/s B ．此波沿x 轴正方向传播C ．从t ＝0时起，经过0.04 s ，质点a 沿波传播方向迁移了1 mD ．t ＝0.04 s 时，质点b 处在平衡位置，速度沿y 轴负方向 答案 A解析 由题可知波长λ＝2 m ，周期T ＝0.08 s ，则v ＝λT ＝25 m/s ，A 对；由a 点向上运动知此波沿x 轴负方向传播，B 错；质点不随波迁移，C 错；t ＝0时质点b 向下运动，从t ＝0到t＝0.04 s 经过了半个周期，质点b 回到平衡位置沿y 轴正方向运动，D 错． 二、波的图象与振动图象的区别和联系波动图象与振动图象相结合是机械振动与机械波相结合的最重要的一类题型．解题时要明确两个对应关系：一是波动图象所对应的时刻是振动图象横轴上的哪个时刻，二是振动图象所对应的质点是波动图象上哪个质点．例2 (多选)图3甲为一列简谐横波在t ＝0.10 s 时刻的波形图，P 是平衡位置为x ＝1 m 处的质点，Q 是平衡位置为x ＝4 m 处的质点，图乙为质点Q 的振动图象，则下列说法正确的是( )图3A ．该波的周期是0.10 sB ．该波的传播速度为40 m/sC ．该波沿x 轴的负方向传播D ．从t ＝0.10 s 到t ＝0.25 s ，质点P 通过的路程为30 cm 答案 BC解析 由题图乙知该波的周期是0.20 s ，故A 错误．由题图甲知波长λ＝8 m ，则波速为：v ＝λT ＝80.20 m /s ＝40 m/s ，故B 正确．t ＝0.10 s 时，由题图乙知质点Q 正向下运动，根据波形平移法可知该波沿x 轴负方向传播，故C 正确．该波沿x 轴负方向传播，此时P 点正向上运动．从t ＝0.10 s 到t ＝0.25 s 经过的时间为Δt ＝0.15 s ＝34T ，由于t ＝0.10 s 时刻质点P 不在平衡位置或波峰、波谷处，所以质点P 通过的路程不是3A ＝30 cm ，故D 错误．针对训练2 (多选)如图4甲所示为一列横波在t ＝0时的波动图象，图乙为该波中x ＝2 m 处质点P 的振动图象．下列说法正确的是( )图4A ．波速为4 m/sB ．波沿x 轴负方向传播C ．再过0.5 s ，质点P 的动能最大D ．再过2.5 s ，质点P 振动的路程为1.8 cm 答案 AC解析 由题图知λ＝4 m ，T ＝1 s ，根据v ＝λT ＝4 m/s 可知A 正确；根据“上下坡法”，质点P 向上运动，且处于下坡，所以该波是沿x 轴正方向传播的，B 错误；再过0.5 s ，质点P 又回到平衡位置，所以动能最大，C 正确；再过2.5 s ，质点P 振动的路程s ＝2.51×0.8 cm ＝2 cm ，D 错误．三、波动问题的多解性波在传播过程中，由于空间周期性、时间周期性和传播方向的双向性而引起多解，解决这类问题要注意下列情况：(1)波的空间周期性：在波的传播方向上，相距为波长整数倍的质点的振动情况相同． (2)波的时间周期性：由波的传播特性可知，经过整数倍个周期，波的图象相同．(3)波的传播方向的双向性：若根据题中条件无法确定波的传播方向，在解题时要注意考虑波的传播方向可以有两个方向． 例3图5一列简谐横波t 1时刻的波形如图5中实线所示，t 2时刻的波形如图中虚线所示，已知Δt ＝t 2－t 1＝0.5 s ．问：(1)这列波的传播速度是多少？(2)若波向左传播，且3T <Δt <4T ，波速是多大？ (3)若波速等于68 m/s ，则波向哪个方向传播？答案 (1)若波向右传播，v 右＝(16n ＋4) m /s(n ＝0,1，2…)；若波向左传播，v 左＝(16n ＋12) m/s(n ＝0,1,2…) (2)60 m/s (3)向右 解析 (1)有两组解：若波向右传播，传播距离s ＝(n ＋14)λ，故v 右＝sΔt ＝(n ＋14)×80.5 m /s ＝(16n ＋4) m/s(n ＝0,1,2…)；若波向左传播，传播距离s ′＝(n ＋34)λ，故v 左＝s ′Δt ＝(n ＋34)×80.5 m /s ＝(16n ＋12) m/s(n ＝0,1,2…)．(2)因波向左传播，且3T <Δt <4T ，则必有3λ<s ′<4λ，故n ＝3，v 左＝(16n ＋12) m /s ＝60 m/s. (3)因波速v ＝68 m/s ，所以s ＝v ·Δt ＝68×0.5 m ＝34 m ＝(4＋14)λ，故波向右传播．针对训练3 如图6所示实线是一列简谐横波在t 1＝0时刻的波形，虚线是这列波在t 2＝0.5 s 时刻的波形，这列波的周期T 符合：3T <t 2－t 1<4T ，问：图6(1)若波向右传播，波速多大？ (2)若波向左传播，波速多大？(3)若波速大小为74 m/s ，波速方向如何？ 答案 (1)54 m /s (2)58 m/s (3)波向左传播 解析 (1)由题目中波形图知λ＝8 m ， 波向右传播时，传播距离Δx 满足 Δx ＝kλ＋38λ(k ＝0,1,2,3…)则传播时间满足Δt ＝kT ＋38T (k ＝0,1,2,3…)由于3T <t 2－t 1<4T ， 因此k 取3故Δt ＝3T ＋38T ，波速v ＝λT ，解得v ＝54 m/s.(2)波向左传播时，传播距离Δx 满足 Δx ＝kλ＋58λ(k ＝0,1,2,3…)传播时间满足Δt ＝kT ＋58T (k ＝0,1,2,3…)由3T <t 2－t 1<4T 可知k 取3 故Δt ＝3T ＋58T ，波速v ＝λT ，解得v ＝58 m/s.(3)波速大小为74 m/s 时，波在Δt 时间内传播的距离为Δx ＝v Δt ＝74×0.5 m ＝37 m ＝4λ＋58λ，所以波向左传播．。

第十二章 机械波知识建构专题应用专题一 振动图象与波的图象表示一个质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移质点振动周期 质点振幅各时刻质点位移各时刻速度、加速度方向波长、振幅任意一质点此刻的位移任意一质点在该时刻的加速度方传播方向、振动方向的互判质中某一质点在此后的一段时间内的振动图象，则( )。

A ．若波沿x 轴正方向传播，则图乙为质点A 的振动图象B ．若波沿x 轴正方向传播，则图乙为质点B 的振动图象C ．若波沿x 轴负方向传播，则图乙为质点C 的振动图象D ．若波沿x 轴负方向传播，则图乙为质点D 的振动图象 专题二 波动问题的多解机械波传播过程中在时间和空间上的周期性、传播方向上的双向性、质点振动方向的不确定性等都是形成波动问题多解的主要原因。

有以下三种主要类型：1．波的图象的周期性形成多解机械波在一个周期内不同时刻图象的形状是不同的，但在相隔时间为周期整数倍的不同时刻图象的形状是相同的。

机械波的这种周期性必然导致波的传播距离、时间和速度等物理量有多值与之对应，即这三个物理量可分别表示为：x ＝nλ＋Δx ，t ＝nT ＋Δt ，v ＝x t ＝nλ＋ΔxnT ＋Δt＝λT，其中n ＝0,1,2，3… 【专题训练2】 一列横波在t ＝0时刻的波形如图中实线所示，在t ＝1 s 时刻的波形如图中虚线所示。

由此可以判定此波的( )。

A ．波长一定是4 cmB ．周期一定是4 sC ．振幅一定是2 cmD ．传播速度一定是1 cm/s2．波的传播方向的双向性形成多解在一维条件下，机械波既可以沿x 轴正方向传播，又可以沿x 轴负方向传播，因而引起波动问题的多解。

【专题训练3】 如图所示，在同一均匀介质中有一个振源S ，它以50 Hz 的频率上下振动，该振动以40 m/s 的速度沿弹性绳向左、右两边传播。

开始时刻S 的速度方向向下，试画出在t ＝0.03 s 时刻的波形。

3．波形的隐含性形成多解许多波动习题往往只给出完整波形的一部分，或给出了几个特点，而其余部分处于隐含状态。

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。

选修3-4 第十二章机械波复习导学案知识点一、机械波（1）形成原因：沿波的传播方向上各质点的振动都受它前一个质点的带动，而做_______振动，对简谐波而言各质点只在自己的________附近振动，并不“随波逐流”。

（2）定义：____________在_____________中的传播就形成机械波。

（3）产生的条件：a.有发生机械振动的________ ；b.有传播__________，如空气、水等。

（4）分类：横波与纵波a.横波是参与振动的质点的振动方向与波的传播方向_______的波。

横波有波峰和________，如绳波。

b.纵波是质点的振动方向与波的传播方向_______的波。

纵波有密部和______，如声波。

（5）介质：绳、弹簧、水、空气等是波借以传播的物质，叫做________。

（6）波的特点：机械波向前传播的是振动这种，同时也传递，质点并不随波迁移。

知识点诠释：①答案：（1）受迫；平衡位置；（2）机械振动；介质；（3）振源或波源；介质；（4）a.垂直；波谷；b.在同一直线上；疏部；（5）介质；（6）振动形式；能量和信息。

②注意：（1）有机械波必有机械振动，有机械振动不一定有机械波。

（2）在波的传播过程中，任一质点的起振方向都与波源的起振方向相同。

（3）发生地震时，从地震源传出的地震波，既有横波，也有纵波。

（4）机械波传播的只是振动形式，质点本身并不随波一起传播，当波动的振源停止振动时，已形成的波动将仍能往前传播，直至能量衰减至零为止。

（5）机械波的传播需要介质，当介质中本来静止的质点，随着波的传来而发生振动，表示质点获得能量。

波不但传递着能量，而且可以传递信息。

课堂练习：1．在机械波中，下列说法错误的是（D）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振动，后一质点的振动必定落后于前一质点D．各质点也随波的传播而迁移2．关于振动和波，下列说法中正确的是（AB）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3．关于横波和纵波，下列说法正确的是（D）A．质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波B．质点振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫纵波C．横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部D．地震波是横波，声波是纵波4．以下对机械波的认识正确的是（A）A．形成机械波一定要有振源和介质B．振源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全相同C．横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移D．机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早一些振动5．如图所示为沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点间距离相等，其中O为波源。