2019年高考物理二轮复习专题15《机械振动和机械波》讲学案（含答案解析）

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1、机械振动和机械波考点考纲要求 专家解读1 简谐运动 2 简谐运动的公式和图象 3 单摆、周期公式 4 受迫振动和共振 5 机械波 6 横波和纵波 7 横波的图象 8 波速、波长和频率(周期)的关系 9 波的干涉和衍射现象 10 多普勒效应 11 实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度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、波动图象与振动图象的结合，题型以选择题和填空题为主，难度中等偏下。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。 纵观近几年高考试题，预测 2019 年物理高考试题还会考：

2、1、在新课标全国卷中，对本部分知识的考查是在选考题中出现。从近几年的高考试题来看，主要考查简谐运动的图像、波动图像以及波的传播规律等； 考点定位】简谐振动 ；自由落体运动.【规律总结】首先要搞清简谐振动的特点及自由落体运动的规律；然后通过物块及小球的位置关系进行讨论. 【趁热打铁】如左图所示， t=0 时刻，与 M 点间的距离为 15m 的波源 O 点由平衡位置开始上下振动，形成一列沿直线 OM 传播的简谐横波右图为质点 M 的振动图象下列判断正确的是_ （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波源 O

3、 的振动周期为 3sB这列波的传播速度为 2.5m/sC t=0 时刻，波源 O 振动的方向沿 y 轴负方向D在 09s 时间内，这列波的传播距离为 12mE在 09s 时间内，质点 M 的路程为 6cm【答案】 BCE案例 2一“根不可伸长的细线。上端悬挂在 O 点。下端系一个小球,如图(1)所示,某同学利用此装置来探究周期与摆长的关系。该用学用米尺测得细线两端的长度,用卡尺测量小球的直径,二着相加为 l,通过改变细线的长度,测得对应的周期 T,得到该装置的 图象如图(2)所示利用所学单摆相关知识,选择下列说法正确的选项(取 ) _A.T=2s 时摆长为为 1mB.T=2s 时摆长为 0.9

4、94mC摆球半径为 0.006mD当地重力加速度为 9.80m/s2E.当地重力加速度为 9.86m/s2【答案】 BCD点睛：该题是一道非常新颖的题，通过单摆的周期公式较好的考查了学生的读图能力和推导能力，解答该题时学生比较易凭借思维定式错选 A，同时不经过 CD 的解答直接把 g 当做已知量来解答 AB 【正解】7s 时振子的位置应该和 1s 时的位置相同，处于波峰位置，从而画出的乙观察到的振子的振动图象如图所示(2) 因为水波在 7 s 内传播了 7 m，所以波速为又由图象得 T2 s，根据所以 2 m。点睛：本题考查振动图象的画法，画的过程注意周期和开始的位置及振动方向，并掌握 的应用

5、，注意波动图象与振动图象的区别。考向 02 机械波1.讲高考（1）考 纲要求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（2）命题规律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案例 1如图所示，一列简谐横波向右传播， P、 Q 两质点平衡位置相距 0.15 m。当 P 运动到上方最大位移处时， Q 刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是A. 0.60 m B. 0.30 m C. 0.20 m D. 0.15 m【来源】

6、2018 年全国普通高等学校招生统一考试物理（北京卷 ）【答案】 B【解析】可以画出 PQ 之间的最简单的波形，如图所示：同时由于 PQ 可以含有多个完整的波形，则：整理可以得到：当 时，当 时， ，故选项 B 正确，ACD 错误。点睛：解决机械波的题目关键在于理解波的周期性，即时间的周期性或空间的周期性，得到波长的通项，再求解处波长的特殊值。 考点定位】机械波的传播、质点的振动【名师点睛】本题知道两个时刻的波形，可以运用波形的平移法分析波传播的最短距离，要理解“该简谐波的周期大于 0.5 s”表达的意义。2讲基础（1）机械波的形成条件：波源；介质（2） 机械波的特点机械波传播的只是振动的形式

7、和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同各质点开始振动(即起振)的方向均相同一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为 4A，位移为零（3） 波长、波速、频率及其关系波长：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，用 表示波速：波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定；波速的计算公式： v T 或 。tx频率：由波源决定，等于波源的振动频率 【趁热打铁】如图所示,实线和虚线分别是沿 x 轴传播的一列简谐横波在 t=0 和 t=0.06s 时刻的波形。已知在 t=0 时刻,x=1.5m 处的质点向 y

8、轴正方向运动。判断该波的传播方向并求出该波的最小频率;若 3T0.06s4T,求该波的波速。【答案】 (1) 12 .5 Hz (2) 75 m/s【解析】（2）由图知：若 时，n=3， ，T=0.016s，则波速为：案例 2如图所示，实线和虚线分别是沿 x 轴传播的一列简谐横波在 t0 和 t0.06s 时刻的波形图已知在 t0 时刻， x1.5m 处的质点向 y 轴正方向运动(1)判断该波的传播方向；(2)求该波的最小频率；(3)若 3Tt4T，求该波的波速【答案】 (1) 该波向右传播 (2) 12.5Hz (3) 75m/s考点：横波的图象；波长、频率和波速的关系【名师点睛】本题是多解

9、问题，关键是会通过波形微平移得到各个质点的振动方向，然后由图象得到周期的通项，最后求解传播速度。【趁热打铁】如图所示,甲为某一列简谐波 t=t0时刻的图象,乙是这列波上 P 点从这一时刻起的振动图象,试讨论: 波的传播方向和传播速度 . 求 02.3 s 内 P 质点通过的路程 .【答案】 x 轴正方向传播，5.0m/s 2.3m【解析】【详解】【点睛】本题中根据质点的振动方向判断波的传播方向，可采用波形的平移法和质点的振动法等等方法，知道波速、波长、周期的关系. (b)双向性：传播方向双向性：波的传播方向不确定；振动方向双向性：质点振动方向不确定 解决波的多解问题的思路一般采用从特殊到一般的

10、思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系 t 或 x ，若此关系为时间，则t nT t (n0,1,2)；若此关系为距离，则 x n x (n0,1,2)5讲易错【题目】如图,实线是某时刻的波形图象,虚线是经 0.4s 后的波形图象.(1).假设波向右传播,它传播的可能距离、可能速度、最大周期分别是多少?(2).假设波速是 92.5m/s,波的传播方向如何?【答案】 （1）s=4(k+ ) m(k=0,1,2,) ，v=10(k+ ) m/s(k=0,1,2,) ， Tm=0.53 s （2）向左传播【错因】（1）考虑波的周期性，写出向右传播距离的通项，即可求得波速的通项，写出周期的通项，得出周期的最大值；（2）根据波向右传播和向左传播的速度通项公式，分析波速为 92.5m/s 时波的传播方向。【正解】（1）波向右传播,经 0.4s 后,它传播的距离可能速度设可能周期为 T,则 ,解得：则最大周期【点睛】本题是知道两个时刻的波形研究波传播的距离、波速、周期的问题，关键是理解波的周期性，运用数学知识列出通项式，进行分析判断。