2025年高考物理重难点讲义专练(新高考通用)重难点14机械振动和机械波(原卷版+解析).docxVIP

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重难点14机械振动和机械波

考点分析

三年考情分析

2025命题热点

机械振动及其规律

2024：河北卷、浙江1月选考、甘肃卷、江苏卷、北京卷

2023：山东卷

2022：湖南卷、浙江6月选考卷

波的传播特点及规律

振动图像和波的图像综合应用

机械波及其规律

2024：广东卷、安徽卷、湖南卷、江西卷、山东卷、新课标卷

2023：北京卷、广东卷、湖南卷、新课标卷

2022：辽宁卷、广东卷、河北卷、浙江6月选考卷

振动图像和波的图像综合应用

2024：海南卷、湖北卷

2023：山东卷

2022：湖南卷、山东卷、辽宁卷、海南卷

【课标要求】

1.熟练掌握简谐运动各物理量的特点和规律。

2.掌握机械波的形式及传播规律。

3.能根据振动图像和波动图像分析质点的振动规律和波的传播规律。

【考查方向】

机械振动和机械波属于高考考查的选择性热点，重点考查波的传播、波的图像和振动与波的关系,既有选择题、填空题,又有计算题。

【备考建议】

复习本专题时，要弄清的具体内容主要包括以下几个方面：

①简谐运动；

②振动图像和波的图像以及关系、波的传播规律等；

③机械波的波长、波速和频率(周期)的关系；

④单摆；

⑤掌握简谐运动图像问题的两种分析方法,掌握波的图像与振动图像关联问题的处理方法等。

【情境解读】

1.基本概念考查情境

振动图像与波动图像：

给出一个质点的振动图像，要求考生确定质点的振幅、周期、频率、相位等基本参数。例如，通过观察振动图像的纵坐标最大值确定振幅，根据横坐标的周期范围计算周期。

给出一列波的波动图像，考查波的波长、振幅等概念。要求考生能根据波动图像读出波长（相邻两个波峰或波谷之间的距离）和振幅（波峰或波谷到平衡位置的距离）。

波速、波长和频率（周期）关系：

已知波速和频率，求波长；或者已知波长和波速，求周期等。通常会设置在不同介质中传播的情境，因为波在不同介质中传播速度不同，考生需要根据给定的条件，利用基本公式进行计算。

2.振动和波的综合考查情境

由振动图像推导波动图像：

给出某质点的振动图像和波的传播方向，要求考生画出某一时刻的波动图像。这需要考生先根据振动图像确定该质点在给定时刻的振动状态，然后结合波的传播方向，确定其他质点的振动状态，从而画出波动图像。

由波动图像推导振动图像：

给出波动图像和波上某质点的位置，要求考生画出该质点的振动图像。考生需要根据波动图像确定波的周期、波长等信息，再结合波的传播方向和质点的位置，分析该质点在各个时刻的振动状态，进而画出振动图像。

3.波的干涉、衍射和多普勒效应考查情境

波的干涉：

描述两列相干波叠加的情境，要求考生判断干涉图样中的加强区和减弱区的位置。通常会给出两列波的波长、频率、波源间距等信息，考生需要利用波的干涉条件（两列波的频率相同，相位差恒定）和干涉加强、减弱的判断方法来确定。

波的衍射：

考查波绕过障碍物继续传播的现象。例如，给出不同波长的波和不同尺寸的障碍物，要求考生判断波是否能发生衍射以及衍射现象的明显程度。一般来说，当障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多时，衍射现象明显。

多普勒效应：

描述波源和观察者有相对运动时频率变化的情境。如一辆鸣笛的汽车靠近或远离观察者，要求考生根据多普勒效应的公式计算观察者听到的声音频率变化情况。

【高分技巧】

一、弹簧振子。

上图的运动情景导致各物理量的变化情况如下表所示。

振子的运动

位移

加速度

速度

动能

势能

O→B

增大，方向向右

增大，方向向左

减小，方向向右

减小

增大

B

最大

最大

0

0

最大

B→O

减小，方向向右

减小，方向向左

增大，方向向左

增大

减小

O

0

0

最大

最大

0

O→C

增大，方向向左

增大，方向向右

减小，方向向左

减小

增大

C

最大

最大

0

0

最大

C→O

减小，方向向左

减小，方向向右

增大，方向向右

增大

减小

由表格可得：①在简谐运动中，位移、回复力、加速度和势能四个物理量同时增大或减小，与速度和动能的变化步调相反；②最大位移处是速度方向变化的转折点；③关于平衡位置O对称的两点,速度的大小、动能、势能、相对平衡位置的位移大小相等,由对称点向平衡位置O运动时用时相等。

二、单摆的类型

图例

等效摆长

运动特点

l等效＝lsinα

做垂直纸面的小角度摆动

l等效＝lsinα＋l

垂直纸面摆动

l等效＝l

纸面内摆动

左侧：l等效＝l

右侧：l等效＝eq\f(2,3)l

纸面内摆动T＝πeq\r(\f(l,g))＋πeq\r(\f(2l,3g))

l等效＝R

当半径R远大于小球位移x时，小球做单摆运动

三、振动图像和波动图像

图像类型

振动图像

波的图像

研究对象

一个质点

波传播方向上的所有质点

研究内容

某质点位移随时间的变化规律

某时刻所