機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波（學(xué)生版）-2025年高考物理重難點(diǎn)

14A機(jī)誡林勃星機(jī)載波

LZEJ

命題是勢(shì)...........................................................................1

重難明..................................................................................1

舞升訓(xùn)練...........................................................................3

考向一=kM振動(dòng).................................................................3

考向二3kM波...................................................................6

考向三振動(dòng)圖像與波的圖像的標(biāo)合應(yīng)用............................................9

【命題是勢(shì)）

對(duì)振動(dòng)與波動(dòng)知識(shí)的考查，多

（1）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)及振動(dòng)圖像；

以振動(dòng)圖像和波動(dòng)圖像為載

⑵波的圖像問(wèn)題;

3年2考體，創(chuàng)設(shè)機(jī)械波傳播情境，考查

（3）振動(dòng)圖像與波的圖像的綜

廣東卷［(2024,T3),(2022,機(jī)械波產(chǎn)生機(jī)理、介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)

合應(yīng)用；

T選修3-4⑴力的振動(dòng)規(guī)律以及振動(dòng)方向與傳

（4）實(shí)際情境中的振動(dòng)和波動(dòng)

播方向的關(guān)系，試題考查形式

問(wèn)題.

多以選擇題為主。

（重難詮釋）O--------------------------------------------------

【情境解讀】

???

波的形成條件1.布?發(fā)生薪動(dòng)的振源2.有傳播介質(zhì)

機(jī)

械

波

及

圖<________,1

/［一請(qǐng)橫波的圖像一|正弦(或余弦)曲線

像

波長(zhǎng)，振短，某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移大小和方向；

制從留像上吧色緋1波的傳播方向和各腰點(diǎn)的振動(dòng)方向互判(同例

法、微平移法、上下坡法)

振動(dòng)圖像如個(gè)人成長(zhǎng)記錄.波動(dòng)圖像如班級(jí)同

振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像一

學(xué)畢業(yè)合照

【高分技巧】

內(nèi)容直要的規(guī)律、公式和二級(jí)結(jié)論

(1)表達(dá)式：x—Asin(wt+tp)o

1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的

(2)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件:回復(fù)力與位移成正比，即F=—kx。

公式和圖像、振動(dòng)中的能

(3)質(zhì)點(diǎn)在平衡位置時(shí),速度最大，動(dòng)能最大,最大位移時(shí)速度為0,勢(shì)能最大，

量轉(zhuǎn)化

而機(jī)械能守恒。

單擺在小角度擺動(dòng)時(shí)，子工;單擺的周期：兀"。

2.單擺、單擺周期公式(4)R=—T=2

(5)受迫振動(dòng)時(shí)，小球做受迫振動(dòng)的周期(頻率)與驅(qū)動(dòng)力的周期(頻率)相等。

3.受迫振動(dòng)、共振

(6)當(dāng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，振幅最大，這就是共振現(xiàn)象。

(7)產(chǎn)生機(jī)械波的條件:波源,介質(zhì)。

4.機(jī)械波

(8)波源的起振方向就是波傳播時(shí)最前頭的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向。

⑼“上下坡法”即沿著波的傳播方向，“上坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，“下坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)

向上振動(dòng)。

)波上的質(zhì)點(diǎn)只會(huì)在自己的平衡位置附近振動(dòng)，不會(huì)隨波移動(dòng)。

5.橫波的圖像、波速、波(10

長(zhǎng)和頻率(周期)的關(guān)系(11)波速、波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系：。=力■，其中

(12)波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，頻率不變，波長(zhǎng)和波速改變(由介質(zhì)決

定)。

(13)疊加:幾列波相遇時(shí)能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，繼續(xù)傳播,重疊區(qū)域中質(zhì)

點(diǎn)的位移等于幾列波單獨(dú)傳播的矢量和。

6.波的疊加、波的干涉、(14)干涉:頻率相同的兩列波疊加時(shí),可以使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)、某些區(qū)域

衍射現(xiàn)象的振動(dòng)減弱，形成穩(wěn)定的干涉圖樣。

(15)衍射:縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或者比波長(zhǎng)小時(shí)，能

看到明顯的衍射現(xiàn)象。

7.多普勒效應(yīng)(16)當(dāng)波源與觀察者之間相互靠近(遠(yuǎn)離)時(shí)，觀察到的頻率增加(減小)。

-O（提升訓(xùn)練）O-

考向一機(jī)械振動(dòng)

1.簡(jiǎn)雷運(yùn)動(dòng)的五個(gè)特征

受力特征回復(fù)力:F=-kx,F（或Q）的大小與多的大小成正比，方向相反

⑴運(yùn)動(dòng)學(xué)表達(dá)式:x=Asin（滋+佻）。

運(yùn)動(dòng)特征⑵靠近平衡位置時(shí),a、F、劣都減小,v增大;遠(yuǎn)離平衡位置時(shí),a、F、T都增大,v

成小

Q）振幅越大,能量越大。

能找特征

（2）在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒

質(zhì)點(diǎn)的位移、回復(fù)力、加速度和速度隨時(shí)間做周期性變化，變化周期就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)

周期性特征的周期T:動(dòng)能和勢(shì)能也隨時(shí)間做周期性變化,其變化周期為春

關(guān)于平衡位置。對(duì)稱的兩點(diǎn)，速度的大小、動(dòng)能、勢(shì)能相等，相對(duì)平衡位置的位移大

對(duì)稱性特征

小相等

2.單擺

（1）單擺周期公式

①g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，在地球上不同位置g的取值不同,不同星球表面g值也不相同。

②單擺處于或紅狀盤時(shí)等財(cái)力加速度g0=g土m在碼觸上運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星加速度a=g,為完全

虹，等效篁力加速度g0=0.

2

⑵①當(dāng)擺球在最高點(diǎn)暗，耳=牛=0,^=mgcoBe.

②當(dāng)擺球在最低點(diǎn)時(shí),用=吁”，外最大,馬=mg+m牛.

L（多選）［2022湖南卷改編］下端附著重物的粗細(xì)均勻木棒，豎直浮在河面,在重力和浮力作用下，沿豎

直方向做頻率為1Hz的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)；與此同時(shí),木棒在水平方向上隨河水做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖（a）所

示。以木棒所受浮力廠為縱軸,木棒水平位移x為橫軸建立直角坐標(biāo)系，浮力F隨水平位移x的變化

如圖（b）所示。已知河水密度為p,木棒橫截面積為S,重力加速度大小為g。下列說(shuō)法正確的是（

）

A.①?gòu)?.05小到0.15巾的過(guò)程中，木棒的動(dòng)能先增大后減小

B.c從0.21小到0.25山的過(guò)程中，木棒加速度方向豎直向下，大小逐漸變小

C.x=0.357n和2=0.45nz時(shí),木棒的速度大小相等，方向相反?M

D.木棒在豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅為轉(zhuǎn)

2.（2024廣州市第六十五中學(xué)階段檢測(cè)）將一臺(tái)智能手機(jī)水平粘在秋千的座椅上，使手機(jī)邊緣與座椅邊

緣平行（圖甲），讓秋千以小擺角（小于5°）自由擺動(dòng)，此時(shí)秋千可看作一個(gè)理想的單擺，擺長(zhǎng)為乙。從

手機(jī)傳感器中得到了其垂直手機(jī)平面方向的a-1關(guān)系圖如圖乙所示。則以下說(shuō)法正確的是（）

A.秋千從擺動(dòng)到停下的過(guò)程可看作受迫振動(dòng)

B.當(dāng)秋千擺至最低點(diǎn)時(shí)，秋千對(duì)手機(jī)的支持力小于手機(jī)所受的重力

C.秋千擺動(dòng)的周期為t2-。

4兄②乙

D.該地的重力加速度g=g

(±3—幻,

3.（多選）（2023廣東汕頭市二模）如圖（a）所示,輕質(zhì)彈簧上端固定，下端連接質(zhì)量為m的小球,構(gòu)成豎

直方向的彈簧振子。取小球平衡位置為非軸原點(diǎn)，豎直向下為立軸正方向，設(shè)法讓小球在豎直方向振

動(dòng)起來(lái)后，小球在一個(gè)周期內(nèi)的振動(dòng)曲線如圖（b）所示，若看時(shí)刻彈簧彈力為0,重力加速度為g，則

有（）

I

l

i

l

o

彈簧勁度系數(shù)為詈

A.0時(shí)刻彈簧彈力大小為2mgB.2

A

C.T時(shí)間段，回復(fù)力沖量為0D.T時(shí)間段，小球動(dòng)能與重力勢(shì)能之和減小

4.（多選）（2024廣東深圳市一模）如圖甲所示，把小球安裝在彈簧的一端，彈簧的另一端固定，小球和彈

簧穿在光滑的水平桿上。小球振動(dòng)時(shí)，沿垂直于振動(dòng)方向以速度。勻速拉動(dòng)紙帶，紙帶上可留下痕

跡，a、b是紙帶上的兩點(diǎn)，不計(jì)阻力,如圖乙所示。由此可判斷（）

甲乙

A.t時(shí)間內(nèi)小球的運(yùn)動(dòng)路程為vt

B.小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒

C.小球通過(guò)a點(diǎn)時(shí)的速度大于通過(guò)b點(diǎn)的速度

D.如果小球以較小的振幅振動(dòng)，周期也會(huì)變小

5.(2024河北石家莊模擬)如圖甲所示，O點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn)，在其正下方的P點(diǎn)有一個(gè)釘子，現(xiàn)將小

球拉開一定的角度后開始運(yùn)動(dòng)，小球在擺動(dòng)過(guò)程中的偏角不超過(guò)5°。從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，繩中的拉力

大小戶隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示，重力加速度g取10m/s2,忽略一切阻力。下列說(shuō)法正確的是

()

A.力=0.1兀s時(shí)小球位于B點(diǎn)B.力=0.4兀s時(shí)小球位于。點(diǎn)

C.。、A之間的距離為1.5znD.O、P之間的距離為1.2m

考向二機(jī)就波

的特點(diǎn)及性腐

形成條件⑴波源;⑵傳播介質(zhì),如空氣、水等

(2)介質(zhì)中各團(tuán)點(diǎn)振動(dòng)周期和頻率都與波源的振動(dòng)周期和頻率相同

傳播特點(diǎn)(3)一個(gè)周期內(nèi),質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng)，通過(guò)的路程為4A,位移為零

(4)一個(gè)周期內(nèi),波向前傳播一個(gè)波長(zhǎng)

拎

波的圖峰各■

關(guān)系

(1)兩個(gè)振動(dòng)情況相同的波源形成的波，振動(dòng)加強(qiáng)的條件為A?=nA(n=O,1,2,…

波的疊加)，振動(dòng)減弱的條件為A?=(2n+l)[(n=0,1,2,…)

(2)振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移蕉時(shí)間而改變,振幅為兩波振幅的和4+4

波的多解問(wèn)題由于波的周期性、波傳播方向的雙向性，波的傳播易出現(xiàn)多解問(wèn)題

6.(2024廣東汕頭市測(cè)試)在學(xué)習(xí)機(jī)械波相關(guān)知識(shí)后，兩名同學(xué)分別乘坐靜止在湖面的甲、乙兩艘小船，

兩船水平距離20mo某時(shí)亥I，一列水波從甲船向乙船傳播，每艘船在1min時(shí)間內(nèi)上下浮動(dòng)30次，已

知甲船在波峰時(shí)，乙船在波谷，兩船間恰好還有2個(gè)波峰，以下說(shuō)法正確的是（）

A.水波的周期為1sB.水波的波長(zhǎng)為8m

C.水波的波速為8m/sD.水波經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，甲、乙兩船將靠近

7.（多選）（2024廣東汕頭市二模）在一次傳物游戲中，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖方式想要傳遞游戲道具小圓

環(huán)。他把繩的一端固定在墻上，另一端用手握住并連續(xù)向上、向下抖動(dòng)長(zhǎng)繩，從圖中可看出在繩上形

成由近及遠(yuǎn)傳播的波,該波可以看作是簡(jiǎn)諧波。若力=0時(shí)，小圓環(huán)離開平衡位置的位移恰好為零,振

動(dòng)方向?yàn)樨Q直向上，且小圓環(huán)距離臨近最高點(diǎn)的水平間距為2L,下列說(shuō)法正確的是（）

A.該波的波長(zhǎng)為M

B.t=春7時(shí)，小圓環(huán)的振動(dòng)方向?yàn)樨Q直向下

O

C.若手上下振動(dòng)加快，該簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)將變小

D.若手上下振動(dòng)加快,小圓環(huán)可更快隨波前進(jìn),被傳送至墻邊

8.（2023廣東模擬預(yù)測(cè)）如圖甲所示，在tOy平面內(nèi)有兩個(gè)沿z軸方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)波源S1（0,4m）

和S2（0,-2?。?，兩波源的振動(dòng)圖像分別如圖乙和圖丙所示。已知圖甲中三個(gè)點(diǎn)的位置為點(diǎn)A（8m,

—2m）、點(diǎn)、m,1巾）和點(diǎn)C（0,0.5nz）,兩列波的波速均為1m/s,下列說(shuō)法正確的是（）

A.兩列波的波長(zhǎng)均為3巾

B.兩波源起振方向相同

C.兩列波引起點(diǎn)A處振動(dòng)加強(qiáng)

D.兩列波引起點(diǎn)B處振動(dòng)減弱，而點(diǎn)。處振動(dòng)加強(qiáng)

9.（2023廣東廣州模擬）兩列簡(jiǎn)諧橫波在同一介質(zhì)中沿相反方向傳播，某時(shí)刻兩列波相遇，如圖6所示,

圖示時(shí)刻±=9小處的質(zhì)點(diǎn)正在向下振動(dòng),若兩列波的波速均為15m/s,則下列說(shuō)法正確的是（）

A.實(shí)線波沿宓軸正方向傳播

B.實(shí)線波與虛線波的頻率之比為2：3

C.兩列波在相遇區(qū)域能發(fā)生干涉現(xiàn)象

D.從圖示時(shí)刻起再過(guò)0.3s,平衡位置①=9Tn處的質(zhì)點(diǎn)位于夕=15cm處

10.兩列簡(jiǎn)諧橫波分別沿刀軸正方向和負(fù)方向傳播，兩波源分別位于x=—0.2771和刀=1.2m處,兩列波

的波速均為0.4m/s,如圖4為t=0時(shí)刻兩列波的圖像。此刻平衡位置在①=0.27n和rr=0.87n的

P、Q兩質(zhì)點(diǎn)剛開始振動(dòng)。求：

（1）兩列波的周期；

（2）t=0時(shí)刻開始，10秒內(nèi)質(zhì)點(diǎn)河、N運(yùn)動(dòng)的路程。

考向三振動(dòng)圖像與波的圖像的綜合應(yīng)用

振動(dòng)圖像和波的圖像的比較

比較項(xiàng)目振動(dòng)圖像波的圖像

研究對(duì)象—t■鹿點(diǎn)波傳播方向上的所有質(zhì)點(diǎn)

研究?jī)?nèi)容某質(zhì)點(diǎn)位移陵時(shí)間的變化規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)在空間分布的規(guī)律

m

橫坐標(biāo)表示時(shí)間表示各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置

物理意義某廉點(diǎn)在各時(shí)刻的位移某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移

%、

振動(dòng)方向的判斷“卜\后

（看下一時(shí)刻的位移）（上下坡法）

黃時(shí)間推移，圖像砥伸，但已有形狀髓時(shí)間推移，圖像沿波的傳播方向平

At后的圖形

不變移，原有波形做周期性變化

（1）縱坐標(biāo)均表示質(zhì)點(diǎn)的位移

（2）縱坐標(biāo)的最大值均表示振幅

⑶波在傳播過(guò)程中，各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動(dòng)

振動(dòng)圖像與波的圖像綜合問(wèn)題的分析方法

分清振動(dòng)圖像與波的圖像,橫空標(biāo)

為則為波的圖像,橫坐標(biāo)為，則為

振X動(dòng)圖像

看清橫.縱坐標(biāo)的單位,尤其要注

意單位前的數(shù)戰(zhàn)級(jí)

找準(zhǔn)振動(dòng)圖像時(shí)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)

找準(zhǔn)波的圖像對(duì)應(yīng)的時(shí)刻

11.（2024廣東韶關(guān)市檢測(cè)）沿X軸傳播的一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波動(dòng)圖像如圖甲所示，平衡位置在

c=4m處的質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像如圖乙所示，下列說(shuō)法正確的是（）

A.該列波的傳播方向沿工軸正方向

B.該列波的傳播速度為6.25m/s

C.經(jīng)過(guò)0.4s時(shí)間，質(zhì)點(diǎn)Q沿波的傳播方向運(yùn)動(dòng)了3m

D.t=0.2s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的加速度方向沿“軸正方向

12.（2023廣東東莞市一模）一列簡(jiǎn)諧橫波沿c軸傳播，在力軸上平衡位置相距2m的兩質(zhì)點(diǎn)A、B的振動(dòng)

圖像分別如圖甲、乙所示，已知該波波長(zhǎng)大于1成,則該波的傳播速率可能為（）

A.1.8m/sB.2.0m/sC.4.Om/sD.7.6m/s???

13.（2024廣東省模擬）如圖甲所示，兩個(gè)波源分別位于。點(diǎn)和A點(diǎn)，。點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，力點(diǎn)坐標(biāo)為（8