新教材2025版高中物理第三章機(jī)械波章末素養(yǎng)培優(yōu)學(xué)案教科版選擇性必修第一冊(cè)

章末素養(yǎng)培優(yōu)核心素養(yǎng)(一)——科學(xué)思維一、波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判方法內(nèi)容圖像“上下坡”法沿波的傳播方向，“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)“同側(cè)”法波形圖上某點(diǎn)表示傳播方向和振動(dòng)方向的箭頭在圖線同側(cè)“微平移”法將波形沿傳播方向進(jìn)行微小的平移，再由對(duì)應(yīng)同一x坐標(biāo)的兩波形曲線上的點(diǎn)來(lái)推斷振動(dòng)方向例1一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，周期為T(mén)，t＝0時(shí)的波形如圖所示．t＝T4A．質(zhì)點(diǎn)a速度方向沿y軸負(fù)方向B．質(zhì)點(diǎn)b沿x軸正方向遷移了1mC．質(zhì)點(diǎn)c的加速度為零D．質(zhì)點(diǎn)d的位移為－5cm二、波動(dòng)圖像和振動(dòng)圖像的理解和應(yīng)用對(duì)波的圖像和振動(dòng)圖像的區(qū)分與聯(lián)系的考查屬于基礎(chǔ)題型，雖難度不大，但它是新課標(biāo)下高考的熱點(diǎn)題，由于波的圖像與振動(dòng)圖像形態(tài)相像，許多同學(xué)在應(yīng)用時(shí)易混在一起，因此對(duì)波的圖像和振動(dòng)圖像問(wèn)題要形成良好的思維習(xí)慣．(1)先看兩軸：由兩軸確定圖像種類(lèi)．(2)讀取干脆信息：從振動(dòng)圖像上可干脆讀取周期和振幅；從波的圖像上可干脆讀取波長(zhǎng)和振幅．(3)利用波速關(guān)系式：波長(zhǎng)、波速、周期(頻率)間肯定滿意v＝λT＝λf(4)假如是相互聯(lián)系的波的圖像與振動(dòng)圖像，要留意質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向的相互確定．①已知波形圖和波的傳播方向，可以確定質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向．②已知質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的圖像，可以確定波的傳播方向．例2(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波，某時(shí)刻的圖像如圖甲所示，從該時(shí)刻起先計(jì)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)M的振動(dòng)圖像如圖乙所示，則()A．波沿x軸正方向傳播B．波速是25m/sC．經(jīng)過(guò)Δt＝0.4s，質(zhì)點(diǎn)M通過(guò)的路程是4mD．質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q先回到平衡位置三、波的多解問(wèn)題波動(dòng)圖像的多解涉及：1．波的空間的周期性相距為波長(zhǎng)整數(shù)倍的多個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)狀況完全相同．2．波的時(shí)間的周期性波在傳播過(guò)程中，經(jīng)過(guò)整數(shù)倍周期時(shí)，其波的圖像相同．3．波的雙向性．波源的振動(dòng)要帶動(dòng)它左、右相鄰質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，波要向左、右兩方向傳播．波在介質(zhì)中左、右同時(shí)傳播時(shí)，關(guān)于波源對(duì)稱(chēng)的左、右兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)狀況完全相同．4．介質(zhì)中兩質(zhì)點(diǎn)間的距離與波長(zhǎng)關(guān)系未定在波的傳播方向上，假如兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離不確定，就會(huì)形成多解，解題時(shí)若不能聯(lián)想到全部可能狀況，易出現(xiàn)漏解．5．介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向未定在波的傳播過(guò)程中，若某一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向未確定，則波的傳播方向有兩種．例3簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正向傳播，依次經(jīng)過(guò)x軸上相距d＝10m的兩質(zhì)點(diǎn)P和Q，P、Q的振動(dòng)圖像分別如圖甲和乙所示．求：(1)t＝0.2s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方向；(2)這列波的最大傳播速度．核心素養(yǎng)(二)——科學(xué)看法與責(zé)任說(shuō)明生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象波的現(xiàn)象有波的反射、折射、干涉、衍射、多普勒效應(yīng)等，會(huì)用這些學(xué)問(wèn)說(shuō)明生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象，體現(xiàn)學(xué)以致用．例4(多選)在下列現(xiàn)象中，可以用多普勒效應(yīng)說(shuō)明的有()A．雷雨天看到閃電后，稍過(guò)一會(huì)兒才能聽(tīng)到雷聲B．超聲波被血管中的血流反射后，探測(cè)器接收到的超聲波頻率發(fā)生改變C．視察者聽(tīng)到遠(yuǎn)去的列車(chē)發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會(huì)變低D．同一聲源發(fā)出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同例5下列物理現(xiàn)象中：(1)在夏季一次閃電過(guò)后，有時(shí)雷聲轟鳴不絕；(2)聞其聲而不見(jiàn)其人；(3)學(xué)生圍繞振動(dòng)的音叉轉(zhuǎn)一圈會(huì)聽(tīng)到忽強(qiáng)忽弱的聲音；(4)當(dāng)正在鳴笛的火車(chē)向著我們急駛而來(lái)時(shí)，我們聽(tīng)到汽笛聲的音調(diào)變高．這些物理現(xiàn)象分別屬于波的()A．反射、衍射、干涉、多普勒效應(yīng)B．折射、衍射、多普勒效應(yīng)、干涉C．反射、折射、干涉、多普勒效應(yīng)D．衍射、折射、干涉、多普勒效應(yīng)章末素養(yǎng)培優(yōu)例1解析：t＝T4時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)到平衡位置，其速度方向沿y軸正方向，A錯(cuò)誤；依據(jù)簡(jiǎn)諧橫波的傳播特點(diǎn)可知，質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置旁邊上下振動(dòng)，不沿傳播方向遷移，B錯(cuò)誤；t＝T4時(shí)，質(zhì)點(diǎn)c運(yùn)動(dòng)到平衡位置，所受合外力為零，加速度為零，C正確；t＝T4答案：C例2解析：由題圖乙可知質(zhì)點(diǎn)M在t＝0時(shí)刻在平衡位置且向上運(yùn)動(dòng)，則波必定沿x軸負(fù)方向傳播，A錯(cuò)誤；由題圖甲可知波長(zhǎng)λ＝20m，由題圖乙可知周期T＝8×10－1s，所以波速v＝λT＝25m/s，B正確；Δt＝0.4s＝T2，所以質(zhì)點(diǎn)M通過(guò)的路程為2A＝4m，C正確；由于波沿x軸負(fù)方向傳播，P點(diǎn)振動(dòng)方向向下，回到平衡位置的時(shí)間大于T4，而Q答案：BC例3解析：(1)由P點(diǎn)的振動(dòng)圖像可知，0.2s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P沿y軸負(fù)方向振動(dòng)．(2)由題圖圖像可知振源的周期為T(mén)＝0.4s，P和Q的相位始終相反，則d＝nλ＋12λ，其中，n由于d＝10m，可得λ＝202n+1由波速v＝λT得v＝502n故當(dāng)n＝0時(shí)傳播速度最大，最大傳播速度為50m/s.答案：(1)沿y軸負(fù)方向(2)50m/s例4解析：雷雨天看到閃電后，稍過(guò)一會(huì)兒才能聽(tīng)到雷聲，這是由于光的速度比聲波的速度大，A錯(cuò)誤；超聲波被血管中血流反射后，探測(cè)器接收到的超聲波頻率發(fā)生改變，是多普勒效應(yīng)，B正確；視察者聽(tīng)到遠(yuǎn)去的列車(chē)發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會(huì)變低，是多普勒效應(yīng)，C正確；同一聲源發(fā)出的聲波，在空氣和水中的傳播速度不同，是聲速與介質(zhì)有關(guān)，不是多普勒效應(yīng)，D錯(cuò)誤．答案：BC例5解析：在夏季一次閃電過(guò)后，雷