【步步高】2013年高考物理大一轮 第十二章 第1课时 机械振动 新人教版选修3-4
考点内容 要求 考纲解读
简谐运动 Ⅰ
本章考查的热点有简谐运动的特点及图象、波的图象以及波长、波速、频率的关系，光的折射和全反射，题型以选择题和填空题为主，难度中等偏下，波动与振动的综合及光的折射与全反射的综合，有的考区也以计算题的形式考查．
复习时应注意理解振动过程中回复力、位移、速度、加速度等各物理量的变化规律、振动与波动的关系及两个图象的物理意义，注意图象在空间和时间上的周期性，分析几何光学中的折射、全反射和临界角问题时，应注意与实际应用的联系，作出正确的光路图；光和相对论部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，不可忽视任何一个知识点. 简谐运动的公式和图象 Ⅱ
单摆、单摆的周期公式 Ⅰ
受迫振动和共振 Ⅰ
机械波 Ⅰ
横波和纵波 Ⅰ
横波的图象 Ⅱ
波速、波长和频率(周期)的关系 Ⅱ
波的干涉和衍射现象 Ⅰ
多普勒效应 Ⅰ
光的折射定律 Ⅱ
折射率 Ⅰ
全反射、光导纤维 Ⅰ
光的干涉、衍射和偏振现象 Ⅰ
变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播 Ⅰ
电磁波的产生、发射和接收 Ⅰ
电磁波谱 Ⅰ
狭义相对论的基本假设 Ⅰ
质速关系、质能关系 Ⅰ
相对论质能关系式 Ⅰ
实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度
实验：测定玻璃的折射率
实验：用双缝干涉测光的波长
第1课时 机械振动
导学目标 1.理解简谐运动的概念、公式和图象，掌握简谐运动的回复力的特点和描述简谐运动的物理量.2.掌握单摆的振动规律和周期公式.3.理解受迫振动和共振的概念，掌握产生共振的条件．
一、简谐运动 图1 [基础导引]
1．图1是某质点做简谐运动的振动图象．根据图象中的信息，
回答下 列问题．
(1)质点离开平衡位置的最大距离有多大？
(2)在1.5 s和2.5 s这两个时刻，质点的位置各在哪里？
(3)在1.5 s和2.5 s这两个时刻，质点向哪个方向运动？
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实用文档 2021年高考物理总复习 第十二章 第2讲 机械波 新人教版选修3-4
1． 一列横波沿x轴正方向传播，a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置．某时刻的波形如图1(a)所示，此后，若经过34周期开始计时，则图(b)
描述的是( )．
图1
A．a处质点的振动图象 B．b处质点的振动图象
C．c处质点的振动图象 D．d处质点的振动图象
解析 由图(a)看出，从该时刻经过3/4周期，质点a、b、c和d分别运动到波谷、平衡位置、波峰和平衡位置，从而排除选项A和C；因到达平衡位置的b和d的运动方向分别沿y轴负、正方向，故图(b)所表示的是b处的质点的振动图象．
答案 B
2． 一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图2所示，再经0.6 s，
N点开始振动，则该波的振幅A和频率f为( )．
图2
A．A＝1 m f＝5 Hz B．A＝0.5 m f＝5 Hz
C．A＝1 m f＝2.5 Hz D．A＝0.5 m f＝2.5 Hz
解析 由题干图可知振幅A＝0.5 m．波从M传到N的过程，波速v＝xt＝11－50.6 m/s＝10 精品文档
实用文档 m/s.由图可知λ＝4 m，所以T＝λv＝0.4 s，f＝1T＝2.5 Hz.D正确．
答案 D
3．如图3所示为一列在均匀介质中沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为4 m/s.图中“A、B、C、D、E、F、G、H”各质点中( )．
图3
A．沿y轴正方向速率最大的质点是D
B．沿y轴正方向加速度最大的质点是B
C．经过Δt＝0.5 s质点D将向右移动2 m
D．经过Δt＝2.5 s，质点D的位移是0.2 m
解析 在平衡位置的质点速率最大，又从传播方向可以判断，质点D向上振动，质点H向下振动，所以A项正确；在最大位移处的质点加速度最大，加速度的方向与位移方向相反，B质点的加速度方向向下，B项错误；质点只能在平衡位置两侧上下振动，并不随波迁移，C项错误；波传播的周期T＝λv＝1 s，经过Δt＝2.5 s＝2.5T，质点D仍位于平衡位置，所以位移为0，D项错误．
第 3 课时 机械波及其图象
基础知识归纳
1.机械波的形成和传播
(1)机械波的形成实质是介质质点间存在相互作用，前面的质点带动后面的质点振动，同时将振动 形式 与 能量 向外传播.每一个质点都由前面的质点带动做受迫振动.
(2)波的特点：①若不计能量损失，各质点 振幅 相同；②各质点振动周期与波源的振动周期 相同 ；③离波源越远，质点振动越滞后，各质点只在各自的 平衡位置 附近振动，并不随波迁移.
2.机械波的分类
(1)横波：介质中质点的振动方向与波的传播方向 垂直 ，传播过程中会形成波峰与波谷；
(2)纵波：介质中质点的振动方向与波的传播方向 平行 ，传播过程中会形成疏部与密部.
3.波长、波速与频率的关系
波长λ：表示在波的传播方向上相邻的两个 振动相位 总相同的介质质点之间的距离.
波速v：表示在单位时间内沿波的传播方向传播的距离，对同一性质的波，波速由 介质
决定.一般波从一种介质进入另一种介质，波速会发生变化.
频率f、周期T：就是波源的振动频率和周期，由 波源 决定，与介质无关，波由一种介质进入另一种介质，频率和周期都 不变 .
波速v、波长λ、周期T、频率f之间的关系：v＝ λf＝λ/T ，此式既适用于机械波也适用于电磁波.
4.简谐横波的图象
(1)图象的建立
用横坐标x表示在波的传播方向上介质各质点的 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 ，并规定横波中位移方向向某一个方向时为正值，位移向相反的方向时为 负值 .在xOy平面上，画出各个质点平衡位置x与各质点偏离平衡位置的位移y组成的各点(x，y)，用 平滑 的曲线把各点连接起来就得到了横波的波形图象(如图所示).
(2)图象的特点
①横波的图象形状与波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布相似，波形中的 波峰
即为图象中的位移正向的最大值， 波谷 即为图象中位移负向的最大值，波形中通过平衡位置的质点在图象中也恰处于平衡位置. ②波形图线是 正弦 曲线的波称为简谐波，简谐波是最简单的波.
第2课时机械波
STEP
活页件业 ■
毎化训练 技能提高
基本技能练
1 •禾U用发波水槽得到的水面波形如图 1甲、乙所示，则
A. 图甲、乙均显示了波的干涉现象
B. 图甲、乙均显示了波的衍射现象
C. 图甲显示了波的干涉现象，图乙显示了波的衍射现象
D. 图甲显示了波的衍射现象，图乙显示了波的干涉现象
解析本题考查了波的衍射和干涉现象，由图容易看出甲是小孔衍射，图乙是干涉， D
选项正确。
答案 D
▲平直公路上，汽车正在匀速远离，用多普勒测速仪向其发出频率为 V 0的超声波，被汽车
反射回来的超声波频率随汽车运动位移变化的图象，正确的是
▲在学校运动场上 50m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 5m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
解析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 被汽车
答案 D 的波程差△ s = (25 m + x) — (25 m — x) = 2x，因为 Ow x< 10 m,贝U 0
波长入=5 m,则A s为入整数倍的位置有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。
答案 B
2•如图2所示为一列简谐横波在 t = 0时刻的波形图，M为介质中的一个质点， 若该波以20
m/s的速度沿x轴负方向传播，则下列说法正确的是
B. 经过0.25 s，质点M通过的路程为10 cm
C. 在t = 0.25 s时，质点M的速度方向与加速度方向相同
D. 在t = 0.25 s时，质点M的加速度方向沿y轴正方向
解析 根据机械波的传播方向，由带动法可知， t = 0时刻，质点M向下振动，故 A错;
根据题图可知，波长为 4 m,故周期T=入/V = 0.2 s ,经过一个周期质点 M通过的路程
