光学与波动 · 人教版高中物理选择性必修一第二/三章

简谐运动与机械横波传播模拟器

机械波考试第一定律：机械波传递的是“振动形式和能量”，介质中的质点绝不随波迁移！判断质点振动方向看“同侧法”或“微平移法”：顺着波的传播方向，上坡向下振，下坡向上振。

本地计算 · 数据不上传

考点预设与典型误区：

3D 物理实验视窗● 60 FPS

速度:

实验控制变量

振动频率 f

振动振幅 A

波传播速度 v

m/s

波传播方向 (1=向右, -1=向左)

波长 λ

振动周期 T

质点最大振动速度 vm

波动方程解析式

【实时推导与公式代入】

基本公式： --

代入过程： --

物理状态： --

【题干】 一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，频率 f=5Hz，波速 v=10m/s。求：1) 这列波的波长和周期；2) 某质点在平衡位置，经过 0.25s 它的振动状态如何？

【详细计算步骤】

1) 周期 T = 1/f = 1/5 = 0.2s；波长 λ = v/f = 10 / 5 = 2m；2) 经历时间 t = 0.25s = 1.25 T = 1 个周期加 1/4 周期。若从平衡位置向上振动出发，0.25s 时质点恰好运动到正向最大位移处（波峰处），速度为零，加速度达到负向最大。

【题干】 水面上有一片树叶，当水波从远处传来经过树叶时，树叶会随着水波一起漂向岸边吗？

【详细计算步骤】

Q1. 变式 1：在简谐运动中，当质点通过平衡位置时，它的位移、速度、加速度和回复力分别处于什么极值状态？

Q2. 变式 2：在简谐运动中，当质点运动到最大位移处（振幅 A）时，它的位移、速度、加速度和回复力分别处于什么状态？

Q3. 变式 3：一列波从空气传入水中，它的波速、波长、频率这三个量中，哪一个保持绝对不变？哪两个会发生改变？

“振动图像”（y-t图）和“波的图像”（y-x图）最容易混淆的地方是什么？

y-t 振动图像记录的是“单个质点”随时间推移的运动历史（横轴是时间 t）；y-x 波动图像记录的是“所有质点”在“某一特定瞬间”的空间形态快照（横轴是空间位置 x）。

横波和纵波最根本的区别是什么？声波是横波还是纵波？

质点振动方向与波传播方向互相垂直的叫横波（如绳波、电磁波）；质点振动方向与波传播方向在同一直线上的叫纵波（如空气中的声波、弹簧密部疏部波）。

为什么机械波在传播时质点不随波迁移？

因为介质质点之间通过弹性弹力连接。前一个质点振动通过弹性力带动后一个质点起伏，质点自身受到平衡位置的束缚恢复力，只能在其平衡位置附近振动，无法脱离介质迁移。

什么是波的“独立传播原理”？两列波在空间相遇后会互相撞碎吗？

不会！波具有独立传播性。两列波在相遇区域各自产生振动并发生矢量叠加，分离后各列波依然保持原有的波长、频率、波形和传播方向继续前进，互不干扰。