新教材2025版高中物理第三章机械波章末素养培优学案教科版选择性必修第一册

章末素养培优核心素养(一)——科学思维一、波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容图像“上下坡”法沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动“同侧”法波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧“微平移”法将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来推断振动方向例1一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T，t＝0时的波形如图所示．t＝T4A．质点a速度方向沿y轴负方向B．质点b沿x轴正方向迁移了1mC．质点c的加速度为零D．质点d的位移为－5cm二、波动图像和振动图像的理解和应用对波的图像和振动图像的区分与联系的考查属于基础题型，虽难度不大，但它是新课标下高考的热点题，由于波的图像与振动图像形态相像，许多同学在应用时易混在一起，因此对波的图像和振动图像问题要形成良好的思维习惯．(1)先看两轴：由两轴确定图像种类．(2)读取干脆信息：从振动图像上可干脆读取周期和振幅；从波的图像上可干脆读取波长和振幅．(3)利用波速关系式：波长、波速、周期(频率)间肯定满意v＝λT＝λf(4)假如是相互联系的波的图像与振动图像，要留意质点的振动方向与波的传播方向的相互确定．①已知波形图和波的传播方向，可以确定质点的振动方向．②已知质点的振动方向和波的图像，可以确定波的传播方向．例2(多选)一列简谐横波，某时刻的图像如图甲所示，从该时刻起先计时，质点M的振动图像如图乙所示，则()A．波沿x轴正方向传播B．波速是25m/sC．经过Δt＝0.4s，质点M通过的路程是4mD．质点P比质点Q先回到平衡位置三、波的多解问题波动图像的多解涉及：1．波的空间的周期性相距为波长整数倍的多个质点振动状况完全相同．2．波的时间的周期性波在传播过程中，经过整数倍周期时，其波的图像相同．3．波的双向性．波源的振动要带动它左、右相邻质点的振动，波要向左、右两方向传播．波在介质中左、右同时传播时，关于波源对称的左、右两质点振动状况完全相同．4．介质中两质点间的距离与波长关系未定在波的传播方向上，假如两个质点间的距离不确定，就会形成多解，解题时若不能联想到全部可能状况，易出现漏解．5．介质中质点的振动方向未定在波的传播过程中，若某一质点振动方向未确定，则波的传播方向有两种．例3简谐横波沿x轴正向传播，依次经过x轴上相距d＝10m的两质点P和Q，P、Q的振动图像分别如图甲和乙所示．求：(1)t＝0.2s时质点P的振动方向；(2)这列波的最大传播速度．核心素养(二)——科学看法与责任说明生产生活中的现象波的现象有波的反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应等，会用这些学问说明生产生活中的现象，体现学以致用．例4(多选)在下列现象中，可以用多普勒效应说明的有()A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声B．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生改变C．视察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低D．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同例5下列物理现象中：(1)在夏季一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；(2)闻其声而不见其人；(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．这些物理现象分别属于波的()A．反射、衍射、干涉、多普勒效应B．折射、衍射、多普勒效应、干涉C．反射、折射、干涉、多普勒效应D．衍射、折射、干涉、多普勒效应章末素养培优例1解析：t＝T4时，质点a沿y轴正方向运动到平衡位置，其速度方向沿y轴正方向，A错误；依据简谐横波的传播特点可知，质点只在平衡位置旁边上下振动，不沿传播方向迁移，B错误；t＝T4时，质点c运动到平衡位置，所受合外力为零，加速度为零，C正确；t＝T4答案：C例2解析：由题图乙可知质点M在t＝0时刻在平衡位置且向上运动，则波必定沿x轴负方向传播，A错误；由题图甲可知波长λ＝20m，由题图乙可知周期T＝8×10－1s，所以波速v＝λT＝25m/s，B正确；Δt＝0.4s＝T2，所以质点M通过的路程为2A＝4m，C正确；由于波沿x轴负方向传播，P点振动方向向下，回到平衡位置的时间大于T4，而Q答案：BC例3解析：(1)由P点的振动图像可知，0.2s时质点P沿y轴负方向振动．(2)由题图图像可知振源的周期为T＝0.4s，P和Q的相位始终相反，则d＝nλ＋12λ，其中，n由于d＝10m，可得λ＝202n+1由波速v＝λT得v＝502n故当n＝0时传播速度最大，最大传播速度为50m/s.答案：(1)沿y轴负方向(2)50m/s例4解析：雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声，这是由于光的速度比声波的速度大，A错误；超声波被血管中血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生改变，是多普勒效应，B正确；视察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低，是多普勒效应，C正确；同一声源发出的声波，在空气和水中的传播速度不同，是声速与介质有关，不是多普勒效应，D错误．答案：BC例5解析：在夏季一次闪电过后，雷