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1、 想一想 用手握住较长软绳的一端连续上下抖动 形成一列简谐横波 某一时刻的波形如图所示 绳上a b两质点均处于波峰位置 试思 考以下几个问题 1 a b两点之间的距离与波长的关系是什么 这两点振动开始 时刻相差多长时间 2 a b两点中 哪个点完成全振动次数多 多几次 第2单元 机械波 基础探究 机械波的形成和传播 提示 1 a b两点之间的距离为一个波长 a b两点振动开 始时刻相差一个周期 2 波动先传播到a点 b点完成全振动次数比a点少一次 填一填 1 产产生条件 1 2 2 特点 1 机械波传传播的只是振动动的和 质质点只 在各自的平衡位置附近做受迫运动动 并不随波 2 介质质中各质质
2、点的振幅相同 振动动周期和频频率都与波源的振 动动周期和频频率相同 3 各质质点开始振动动 即起振 的方向均 4 一个周期内 质质点完成一次全振动动 通过过的路程为为 位移为为 3 机械波的分类 1 横波 质质点的振动动方向与波的传传播方向相互 的波 2 纵纵波 质质点的振动动方向与波的传传播方向在 的波 有 和 波源介质 形式能量 迁移 相同 4A 0 垂直 同一直线上 密部 疏部 4 波长 波速 频率及其关系 1 波长长 在波动动中 振动动相位总总是相同的两个相邻质邻质 点间间的距离 通 常用 表示 2 波速 波在介质质中的传传播速度 由本身的性质质决定 3 周期和频频率 由决定 各个质质
3、点的振动动周期 或频频率 等于 的振动动周期或频频率 4 波长长 波速和频频率的关系 公式关系 v 适用条件 对对机械波 电电磁波均适用 介质 波源波源 f 想一想 一列简谐横波沿x轴正向传播 传到M点时波形如图所示 再经0 6 s N点开始振动 则该波的振幅A和频率f分别为多少 波的图象 填一填 1 坐标轴 取各质质点平衡位置的连线连线 作为为x轴轴 表示质质点分 布顺顺序 取过过波源质质点的振动动方向作为为y轴轴 表示质质点的 2 意义 在波的传传播方向上 介质质中质质点在某一时时刻相对对各 自 的位移 3 形状 位移 平衡位置 正弦 或余弦 曲线 基础自测 1 关于振动和波的关系 下列说
4、法中不正确的是 A 振动是波的成因 波是振动的传播 B 振动是单个质点呈现的运动现象 波是许多质点联合起来 呈现的运动现象 C 波的传播速度和质点振动的速度无关 D 波源停止振动时 波立即停止传播 解析 机械波的产生条件是有波源和介质 由于介质中的质点 依次带动由近及远传播而形成波 所以选项A和B正确 波的传播速度 是波形由波源向外伸展的速度 在均匀介质中其速度大小不变 而质 点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化 选项C正确 波源一 旦将振动传给了介质 振动就会在介质中向远处传播 当波源停止振 动时 介质仍然继续传播波源振动的运动形式 不会随波源停止振动 而停止传播 即波不会停止传播 选
5、项D错误 答案 D 2 一列简谐简谐 横波在t 0时时的波形图图如图图所示 介质质中x 2 m 处处的质质点P沿y轴轴方向做简谐简谐 运动动的表达式为为y 10sin 5 t cm 关于这这 列简谐简谐 波 下列说说法正确的是 A 周期为为4 0 s B 振幅为为20 cm C 传传播方向沿x轴轴方向 D 传传播速度为为20 m s 答案 C 3 如图图所示 图图甲为为一列简谐简谐 横波在t 20 s时时的波形图图 图图 乙是这这列波中P点的振动图动图 象 那么该该波的传传播速度和传传播方向是 A v 25 cm s 向左传传播B v 50 cm s 向 左传传播 C v 25 cm s 向右
6、传传播 D v 50 cm s 向 右传传播 解析 由P点的振动图线判断出在t 20 s时P点在平衡位置且向 上振动 再由波形图判断出波是向左传播的 由题图判断出T 2 s 100 cm 则v T 50 cm s 故选项B是正确的 答案 B 4 一列简谐简谐 横波沿直线传线传 播 该该直线线上的a b两点相距4 42 m 下图图中实实 虚两条曲线线分别别表示平衡位置在a b两点处质处质 点的振 动动曲线线 从图图示可知 A 此列波的频频率一定是1 Hz B 此列波的波长长一定是0 1 m C 此列波的传传播速度可能是34 m s D a点一定比b点距波源近 答案 C 互动探究 1 如何理解波长
7、 质点振动一个周期的路程等于波长吗 2 波速 波长 频率的大小关系是什么 它们各自取决于什 么因素 对波长 波速及频率概念的理解 核心突破 1 对波长的理解 1 在波的传传播方向上 两个相邻邻的振动动步调总调总 是相同的质质点 间间的距离 2 质质点振动动一个周期 波传传播的距离 3 在横波中两个相邻邻的波峰 或两个相邻邻的波谷 之间间的距离 在纵纵波中两个相邻邻的密部 或两个相邻邻的疏部 之间间的距离 2 对波速的理解 1 波在均匀介质质中匀速传传播 波速就是指波在介质质中的传传播 速度 2 波速的大小完全由介质质决定 与波的频频率无关 3 在同种介质质中 纵纵波和横波的传传播速度是不同的
8、4 波速与振速的区别别 波速 波源振动动几个周期 波形就向外平移几个波长长 这这 个比值值就表示了波形 或能量 向外平移的速度 在同一种均匀介质质中 波动动的传传播是匀速的 与波动频动频 率无关 振速 质质点的振动动速度 波动动中各质质点都在平衡位置附近 做周期性振动动 是变变速运动动 质质点并不沿波的传传播方向随波迁移 3 对频率的理解 1 在波的传传播方向上 介质质各质质点都做受迫振动动 其振动动是 由振源的振动动引起的 故各质质点的振动频动频 率都等于振源的振动频动频 率 2 当波从一种介质进质进 入另一种介质时质时 波的频频率不变变 典例1 振源S在O点做竖竖直方向的简谐简谐 运动动
9、频频率为为10 Hz t 0时时刻向右传传播的简谐简谐 横波如图图所示 向左传传播的简谐简谐 横波图图 中未画出 则则以下说说法正确的是 A t 0时时 x 1 m处处的质质点振动动方向向下 B t 0时时 x 2 m处处的质质点振动动方向向上 C t 0 175 s时时 x 1 m处处的质质点处处在波谷位置 D t 0 175 s时时 x 1 m处处的质质点处处在波峰位置 自主解答 t 0时 x 1 m处的质点振动方向向上 选项A错 误 根据波动传播的双向性和对称性 画出向左传播波的波形图 t 0时 x 2 m处的质点振动方向向下 选项B错误 波长为 2 m 周期T 1 f 0 1 s 波速
10、v f 20 m s t 0 175 s时 x 1 m处的质 点处在波谷位置 选项C正确 D错误 答案 C 1 下列关于简谐简谐 运动动和简谐简谐 波的说说法 正确的是 A 介质质中质质点振动动的周期不一定和相应应的波的周期相等 B 介质质中质质点振动动的速度一定和相应应的波的波速相等 C 波的传传播方向一定和介质质中质质点振动动的方向一致 D 横波的波峰与波谷在振动动方向上的距离一定是质质点振幅的 两倍 解析 波传播过程中每个质点都在前面质点的驱动力作用下做 受迫振动 A错误 波速是波在介质中传播的速度 在同种均匀介质中 波速是个常量 质点振动速度随质点振动所处位置不断变化 B C错 误 波
11、峰 波谷分别是平衡位置上方 下方最大位移处 而振幅是振 动中偏离平衡位置的最大距离 D正确 答案 D 互动探究 1 波动图象和振动图象的主要区别是什么 2 怎样由波的传播方向判断波中某质点的振动方向 或者由 质点的振动方向判断波的传播方向 波动图象和振动图象的综合应用 核心突破 1 两种图象的比较 2 波的传播方向与质点振动方向的互判方法 已知质质点振动动方向可判断波的传传播方向 或已知波的传传播方 向和某时时刻的图图象可判断介质质质质 点的振动动方向 常用的方法如下 当已知质质点振动动方向判断波的传传播方向时时 仍应应用上述方法 只不过过是上述方向的逆向思维维 典例2 2014年阜阳模拟 一
12、列简谐简谐 横波 某时时刻的图图 象如图图甲所示 从该时该时 刻开始计时计时 质质点A的振动图动图 象如图图乙所示 则则 A 波沿x轴轴正方向传传播 B 波速是20 m s C 经过经过 t 0 4 s 质质点A通过过的路程是4 m D 质质点P比质质点Q先回到平衡位置 思路点拨 由质点A的振动图象确定该时刻质点A的振动方向 从而确实该波的传播方向 从波动图象中读出波长 再从振动图象 中读出周期 即可算出波速 答案 C 2 2012年高考福建卷 一列简谐简谐 横波沿x轴传轴传 播 t 0时时刻的 波形如图图甲所示 此时质时质 点P正沿y轴负轴负 方向运动动 其振动图动图 象如图图 乙所示 则该
13、则该 波的传传播方向和波速分别别是 A 沿x轴负轴负 方向 60 m sB 沿x轴轴正方向 60 m s C 沿x轴负轴负 方向 30 m s D 沿x轴轴正方向 30 m s 答案 A 巧解波的多解问题问题 方法概述 造成波动问题多解的主要因素 1 周期性 时间时间 周期性 时间间时间间 隔 t与周期T的关系不明确 空间间周期性 波传传播距离 x与波长长 的关系不明确 2 双向性 传传播方向双向性 波的传传播方向不确定 振动动方向双向性 质质点振动动方向不确定 3 波形的隐隐含性形成多解 在波动问题动问题 中 往往只给给出完整波形的一部分 或给给出几个 特殊点 而其余信息均处处于隐隐含状态态
14、 这样这样 波形就有多种情况 形 成波动问题动问题 的多解性 问题类型 1 如果题题中的已知条件不能确定波的传传播方向或者不能确定 质质点的振动动方向 则则需要分情况进进行讨论讨论 此时时就会出现现多解现现象 2 在波的传传播方向上 如果两个质质点间间的距离不确定或相位 之间间关系不确定 就会形成多解 若不能联联想到所有可能的情况 就 会出现现漏解 3 在波的传传播方向上 相隔一个波长长的质质点振动动的步调调是完 全相同的 但如果题题目中没有给给定波的传传播距离 x与波长长 之间间的大 小关系 就会出现现多解现现象 4 在波向前传传播的过过程中 质质点在各自平衡位置附近做简谐简谐 运动动 由于
15、简谐简谐 运动动具有周期性而出现现多解 即 若某一时时刻t各振动质动质 点形成一波形 经过时间经过时间 t nT n 0 1 2 各振动质动质 点将回到原来状态态 则则t t t nT时时刻的波形 与t时时刻的波形重合 5 波源的振动动 要带动带动 它左 右相邻邻各质质点的振动动 波向左 右两方向传传播 对对称性是指波在介质质中向左 右同时传时传 播时时 关于 波源对对称的左 右两质质点振动动情况完全相同 解题思路 解决波动图象中的多解问题的一般思路 1 分析出造成多解的原因 波动图动图 象的周期性 如由 x n x t nT t 求v出现现 多解 波传传播的双向性 2 由 vT进进行计计算 若有限定条件 再进进行讨论讨论 典例 2014年合肥模拟 如图图所示实线实线 是一列简谐简谐 横波在 t1 0时时刻的波形 虚线线是这这列波在t2 0 5 s时时刻的波形 这这列波的周 期T符合 3T t2 t1 4T 问问 1 若波速向右 波速多大 2 若波速向左 波速多大 3 若波速大小为为74 m s 波速方向如何 答案 1 54 m s 2 58 m s 3 波向左传传播 本小节结束 请按ESC键返回
