機(jī)械波知識(shí)點(diǎn)與練習(xí)有答案

1、第一節(jié) 波的形成和傳播學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解波的形成和傳播2.知道橫波和縱波，理解波峰和波谷、密部和疏部3.知道機(jī)械波，理解機(jī)械波傳播形式重點(diǎn)難點(diǎn)：1.認(rèn)識(shí)波的形成和波的傳播特點(diǎn)2準(zhǔn)確理解質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)和波的傳播的關(guān)系 易錯(cuò)問題：不能正確理解質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)與波的傳播關(guān)系及區(qū)別基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、波的形成和傳播1波的形成過程(1)_波各部分看成由許多 _組成，各部分之間存在著相互作用的 _ (2)沿波的傳播方向，后一個(gè)質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)總比前一個(gè)質(zhì)點(diǎn)遲一些，這樣質(zhì)點(diǎn)就依次被 _ 2振動(dòng)的 _逐漸傳播開去形成波二、橫波和縱波1橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向跟波的傳播方向相互 _的波，叫做橫波(1)波峰：在橫波中，凸起的最高處叫做波

2、峰(2)波谷：在橫波中，凹下的最低處叫做波谷2縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向跟波的傳播方向 _ 的波，叫做縱波(1)密部：在縱波中， _ 叫做密部(2)疏部：在縱波中， _ 叫做疏部三、機(jī)械波1介質(zhì)：能傳播波的物質(zhì) 叫做介質(zhì)2機(jī)械波： _在介質(zhì)中傳播形成了機(jī)械波3產(chǎn)生機(jī)械波的條件：同時(shí)存在 _和 _說明：有振動(dòng)不一定存在波，但有波一定存在振動(dòng)4機(jī)械波傳播的只是振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式，介質(zhì)中的各質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移5波是傳遞 _的一種方式，而且可以傳遞 _核心要點(diǎn)突破一、機(jī)械波的形成與特點(diǎn)1機(jī)械波的形成(1)實(shí)質(zhì)：介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用力，介質(zhì)中前面的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)(2)質(zhì)點(diǎn)間的作用：相鄰的質(zhì)點(diǎn)相互做功，同時(shí)

3、將振動(dòng)形式與波源能量向外傳播(3)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)：從波源開始，每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都由前面的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)做受迫振動(dòng)2波的特點(diǎn)(1) 振幅：像繩波這種一維 (只在某個(gè)方向上傳播 )機(jī)械波，若不計(jì)能量損失，各質(zhì)點(diǎn)的振幅相 同(2) 周期：各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期均與波源的振動(dòng)周期相同(3) 步調(diào)：離波源越遠(yuǎn)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)越滯后(4)各質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置振動(dòng)，并不隨波逐流(5)機(jī)械波向前傳播的是振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式，同時(shí)也傳遞能量和信息二、對(duì)橫波和縱波的理解 橫波只能在固體中傳播，而縱波可以在固、液、氣三種狀態(tài)的物質(zhì)中傳播1橫波是物體的形狀發(fā)生了變化而產(chǎn)生彈力作用所致，由于只有固體才有固定的形狀，也 只有發(fā)生形變時(shí)才產(chǎn)生彈力

4、，所以只有在彈性固體里才能產(chǎn)生橫波2產(chǎn)生縱波時(shí)，物體的各部分經(jīng)常在壓縮和拉長(zhǎng)，也就是說經(jīng)常在改變自己的體積，在體 積改變時(shí)， 固體內(nèi)固然要產(chǎn)生彈力， 液體和氣體也要產(chǎn)生彈力， 所以縱波在這三種狀態(tài)的介 質(zhì)中都能傳播3縱波和橫波可同時(shí)存在于同一種介質(zhì)中，如地震波，既有橫波，又有縱波，橫波和縱波 同時(shí)在地殼中傳播特別提醒 1繩波和聲波分別是典型的橫波和縱波，水波是比較復(fù)雜的機(jī)械波，不是橫波 2在縱波中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上，而不是方向相同三、振動(dòng)與波動(dòng)的關(guān)系振動(dòng)波動(dòng)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象振動(dòng)是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)所表現(xiàn)出的周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象波動(dòng)是質(zhì)點(diǎn)群聯(lián)合起來(lái)表現(xiàn)出的周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象運(yùn)動(dòng)成因質(zhì)點(diǎn)由于某

5、種原因離開平 衡位置， 同時(shí)受到指向平衡 位置的力 回復(fù)力的作 用介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)受到相鄰質(zhì)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)而 隨著運(yùn)動(dòng)，并將振動(dòng)形式由近及遠(yuǎn) 傳播出去，各質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用 的彈力振動(dòng)波動(dòng)能量變化振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn) 化，動(dòng)能最大時(shí)勢(shì)能最小， 勢(shì)能 最大時(shí)動(dòng)能為零， 總的機(jī)械能守 恒振源將機(jī)械能傳遞給它相鄰 的質(zhì)點(diǎn)，這個(gè)質(zhì)點(diǎn)再將能量 傳遞給下一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，當(dāng)波源 停止振動(dòng)時(shí)，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振 動(dòng)也會(huì)相繼停下來(lái)聯(lián)系(1)振動(dòng)是波的起因，波是振動(dòng)的傳播 (2) 有波動(dòng)一定有振動(dòng)，有 振動(dòng)不一定有波動(dòng) (3)波動(dòng)的周期等于質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期類型一波的形成和傳播例 1 關(guān)于機(jī)械波的形成，下列說法中正確的是 ( ) A物

6、體做機(jī)械振動(dòng)，一定產(chǎn)生機(jī)械波B后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)總是跟著先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)振動(dòng)，只是時(shí)間落后一步 C參與振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)都有相同的頻率D機(jī)械波是介質(zhì)隨波遷移，也是振動(dòng)能量的傳遞變式 11 (2010 年西安高二檢測(cè) )關(guān)于機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波下列敘述不正確的是( )A有機(jī)械振動(dòng)必有機(jī)械波B有機(jī)械波必有機(jī)械振動(dòng) C在波的傳播中，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)并不隨波的傳播發(fā)生遷移 D在波的傳播中，如果振源停止振動(dòng)，波的傳播并不會(huì)立即停止類型二 橫波和縱波的區(qū)別例題 2 關(guān)于橫波和縱波，下列說法正確的是 ( ) A 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直的波叫橫波 B質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向跟波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波 C橫波有波峰和波谷，縱波有

7、密部和疏部 D地震波是橫波，聲波是縱波變式 2 2下列有關(guān)橫波和縱波的說法，正確的是( )A振源上下振動(dòng)所形成的波是橫波 B振源水平振動(dòng)所形成的波是縱波 C波沿水平方向傳播，質(zhì)點(diǎn)沿豎直方向振動(dòng)，這類波是橫波 D橫波的質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，但縱波的質(zhì)點(diǎn)將隨波遷移類型三 振動(dòng)與波動(dòng)的關(guān)系例題 3(2009 年高考全國(guó)卷 )下列關(guān)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)和簡(jiǎn)諧波的說法，正確的是( )A 介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期一定和相應(yīng)的波的周期相等 B介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度一定和相應(yīng)的波的波速相等 C波的傳播方向一定和介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方向一致D橫波的波峰與波谷在振動(dòng)方向上的距離一定是質(zhì)點(diǎn)振幅的兩倍變式 3 關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系，下列說法中正

8、確的是 ( ) A振動(dòng)是波的成因，波是振動(dòng)的傳播 B振動(dòng)是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，波是許多質(zhì)點(diǎn)聯(lián)合起來(lái)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象 C波的傳播速度就是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度波的圖象有時(shí)也稱波形圖簡(jiǎn)稱波形（1）如果波的圖象是正弦曲線，這樣的波叫做正弦波，也叫簡(jiǎn)諧波（2）介質(zhì)中有正弦波傳播時(shí)，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)在做簡(jiǎn)諧振動(dòng)（3）簡(jiǎn)諧波是一種最基本、最簡(jiǎn)單的波.二、波的圖象的物理意義1、波的圖象的物理意義： 反映介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)某一時(shí)刻偏離平衡位置的位移 由波的圖象的畫法可以知道： 對(duì)橫波而言圖象反映了某時(shí)刻介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在空間的實(shí)際分布情況。2、振動(dòng)圖象的物理意義： 反映某個(gè)質(zhì)點(diǎn)不同時(shí)刻偏離平衡位置的位移 由振動(dòng)圖象的畫法可以知

9、道： 圖象上的點(diǎn)并不表示做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在空間的實(shí)際位置。三、波的圖象的應(yīng)用 （一）題型之一： 波的傳播方向、質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向以及波形圖三者知其二，而求其一。題型之二：求波在任意時(shí)刻的波形圖練習(xí)一： 如圖所示為一列向右傳播的簡(jiǎn)諧波在某時(shí)刻的波形圖 試求出波形圖上 A、B、C、D 四個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向D波源停止振動(dòng)時(shí)，波立即停止傳播第二節(jié) 橫波的圖像一、波的圖象1.用橫坐標(biāo)表示在波傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置2.用縱坐標(biāo)表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移練習(xí)二：如圖所示為一列簡(jiǎn)諧波在某時(shí)刻的波形圖， 已知圖形上某點(diǎn)的振動(dòng)方向如圖所示。 試求這列 波的傳播方向如果已知這個(gè)質(zhì)點(diǎn)做減速運(yùn)動(dòng)，則波的傳播方向又

10、如何？練習(xí)三：如圖所示為一列向右傳播的簡(jiǎn)諧波在某時(shí)刻的波形圖,試畫出再經(jīng)過 T/4 、3T/4 和 5T/4 時(shí)的波形圖如圖所示為一列簡(jiǎn)諧波在某時(shí)刻的波形圖， 已知圖形上某點(diǎn)的振動(dòng)方向如圖所示。 試畫出再 經(jīng)過 T/4、 3T/4和 5T/4時(shí)的波形圖第三節(jié) 波長(zhǎng) 頻率 波速定義：在波動(dòng)中，振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離，叫做波長(zhǎng) 說明：1.振動(dòng)情況完全相同的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)位移總相等（大小、方向） 2.每經(jīng)過一個(gè)波長(zhǎng)的距離，出現(xiàn)一個(gè)振動(dòng)情況完全相同的質(zhì)點(diǎn)，因此波長(zhǎng)描述了波傳播過程 中的空間上的周期性（重復(fù)性） 。3.相距 的整數(shù)倍的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)總是一致4.相距 /2的奇數(shù)倍的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)

11、步調(diào)總是相反5.在橫波中，兩個(gè)相鄰的波峰（或波谷）之間的距離等于波長(zhǎng)；在縱波中，兩個(gè)相鄰的密部 （或疏部）之間的距離等于波長(zhǎng)例題 1 抖動(dòng)繩子的一端，產(chǎn)生如圖所示的橫波，則繩上的橫波的波長(zhǎng)為A 120cmB 80cmC40cmD 20cm二、周期和頻率（1）波的頻率 （或周期 ）就是波源的頻率 （或周期 ），也就是各質(zhì)點(diǎn)的頻率 （或周期 ）（2）波的頻率 （或周期 ）由波源所決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān)（3）波的頻率 （或周期 ）是描述波的 “時(shí)間周期性 ”的物理量 機(jī)械波在介質(zhì)中傳播具有空間和時(shí)間上的周期性 當(dāng)波源完成一次全振動(dòng)時(shí)， 波就完成一次 周期性變化，所以波源振動(dòng)周期與波傳播的周期相同，也即是波

12、的頻率與波源振動(dòng)頻率相 等故波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān) .三、波速 波速是表示振動(dòng)在介質(zhì)中傳播快慢的物理量，它等于單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)向外傳播的距離，即 vx t.（2）波速的典型表示：由于在一個(gè)周期內(nèi)波傳播的距離等于波長(zhǎng)，所以波在均勻介質(zhì)中勻速 傳播，那么 v T ，f此公式不但適合機(jī)械波，其他的波仍適用（3）波速的決定因素：對(duì)于波長(zhǎng) 、頻率 f、波速 v 這三個(gè)物理量，當(dāng)波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一 種介質(zhì)時(shí)，只有頻率不變，因?yàn)樗刹ㄔ礇Q定；波速由介質(zhì)決定；波長(zhǎng)就由波源、介質(zhì)共同 決定例題 2男女生二重唱中，女高音和男中音的頻率、波長(zhǎng)和波速分別為f1、1、v1 和 f2、2、v2，它們之間的關(guān)系是

13、（ ）Af1f2， 12，v1v2 B f1f2， 12，v1f2， 1f2，再由 v f知， v 相同， f1f2，所以12，因而 C 正確， D 錯(cuò).3解析：公式 vf適用于一切波，無(wú)論是機(jī)械波還是電磁波，A 正確；機(jī)械波的波速僅由介質(zhì)決定，與頻率 f無(wú)關(guān)，所以 B、D 錯(cuò)誤；對(duì)同一列波，其頻率由振源決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān)， 故 C 正確，應(yīng)選 A、C.答案： AC點(diǎn)評(píng)：波速由介質(zhì)決定，頻率由波源決定4解析：由 yx 圖象知，此簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng) 1m.所以波速 v f8m/s.又知 P 點(diǎn)此時(shí)向下 運(yùn)動(dòng)，根據(jù)“上坡下”可以判斷，波向右傳播，故 A 正確 .15解析：如果這列波向右傳播，則傳播的距離為

14、n4，4 cm，則時(shí)間可能是 1 s、35 s、9 s A正確；如果這列波向左傳播，則傳播的距離為n 4，則這段時(shí)間可能為 3 s、7 s、11 s C正確?答案：AC點(diǎn)評(píng)：解此題的技巧是平移波形法， 此法既可用來(lái)判斷質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向， 又可用來(lái)描出下一時(shí)刻的波形圖6答案： （1）4 m （2）波由 a傳向 b 時(shí)， v 600/（4n 3） m/s（n1,2，）波由 b 傳向 a時(shí)，v600/（4n1） m/s（ n 1,2， ）解析： （1）質(zhì)點(diǎn) a 一個(gè)周期運(yùn)動(dòng)的路程是 S00.16 m1 s內(nèi)的周期數(shù)是 n ft 251 s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的路程 sns04 m（2）波由 a傳向 b，sab（n3

15、/4）vf600/（4n 3） m/s（n 1,2， ）波由 b 傳向 a， sab（ n 1/4） vf600/（4n 1） m/s（n 1,2， ）7解析：由題干條件可求出波速，由圖象可看出波長(zhǎng)，那么17 s內(nèi)波傳播的距離 x可求，把圖示波形沿 x 正向平移x即可方法一：平移法（1）比較周期與時(shí)間1，將 8 舍棄，取 12，根據(jù)波動(dòng)的1時(shí)間與空間的周期性，將波向 x 方向平移 12即可，如圖 (1)中虛線所示；(2)比較距離與波長(zhǎng)17 s內(nèi)波前進(jìn)的距離 xvt68 m，由于空間的限制，如果畫波傳68 m 處的波形在圖(1)中很不現(xiàn)實(shí)通常采取的做法是： 17 s內(nèi)波傳播的波長(zhǎng)數(shù) nx6881

16、，根據(jù)波呈現(xiàn)的 8 21空間周期性，將 (1) 波形向右移動(dòng) 2即可如圖 (1) 中虛線所示方法二：特殊質(zhì)點(diǎn)法如圖 (2)，在圖中原圖形上取兩特殊質(zhì)點(diǎn)a、b，因 t812T，舍棄 8，取 21T，找出 a、b兩質(zhì)點(diǎn)再振動(dòng) 2T后的位置 a、b，過 a、 b畫一條正弦曲線即可補(bǔ)充小練習(xí)1c 2abce機(jī)械波的周期和頻率由波源決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān)波速由介質(zhì)決定，與波源無(wú)關(guān)波長(zhǎng)由波源和介質(zhì)共同決定。3 abd機(jī)械波(共 100 分 90 分鐘)一、選擇題(每小題只有一個(gè)正確選項(xiàng)，每小題 4 分，共 40 分)1如圖 1所示， S點(diǎn)為振源， 其頻率為 100Hz，所產(chǎn)生的橫波向右傳播， 波速為 80m/s

17、，P、Q 是波傳播途中的兩點(diǎn)，已知 SP=4.2m，SQ=5.4m當(dāng) S通過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)AP在波谷， Q 在波峰圖14一列沿 x 軸正方向傳播的波，波速為8cm的 B，頻率f 分別為A =12cm，f=50HzB =4cm，f=150HzC =12cm，f=150HzD =4cm，f=50Hz5一列沿 x 方向傳播的橫波，其振幅為A，波長(zhǎng)為，某一時(shí)刻波的圖象如圖 3所示。BP在波峰， Q 在波谷CP、Q 都在波峰D P通過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)， Q 通過平衡位置向下運(yùn)動(dòng)2如圖 2 所示，一列機(jī)械波沿 x 軸傳播，波速為 16m/s，某時(shí)刻的圖象如圖，由圖象可知 A這列波波長(zhǎng)為 16m B這列

18、波傳播 8m 需 2s時(shí)間 Cx=4m 處質(zhì)點(diǎn)的振幅為 0D x=6m 處質(zhì)點(diǎn)將向 y軸正向運(yùn)動(dòng)3a、b是一條水平繩上相距為 L 的兩點(diǎn)，一列簡(jiǎn)諧橫波沿繩傳播，其波長(zhǎng)等于2L/3，當(dāng) a點(diǎn)經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)， b 點(diǎn) A經(jīng)過平衡位置，向上運(yùn)動(dòng)B處于平衡位置上方位移最大處C經(jīng)過平衡位置，向下運(yùn)動(dòng)D處于平衡位置下方位移最大處6m/s，振幅為 2cm，在某一時(shí)刻距波源 5cm 的在該時(shí)刻，某一質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為 ( ， 0)，經(jīng)過四分之一周期后，該質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為A(5/4) ，0B ，AC，AD(5/4) ，A6以下對(duì)波的說法中正確的是 A頻率相同的波疊加，一定可以發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象 B橫波可以在固體、

19、液體和氣體中傳播C縱波不能用波的圖象描述A 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到負(fù)最大位移時(shí)，距波源7圖 4 所示為一列簡(jiǎn)諧波在t=7/4s 時(shí)的波動(dòng)圖象。已知波速為v=20m/s 在 t=0 時(shí)刻，x=10m 的質(zhì)點(diǎn)的位置和速度可能是 Ay=4cm ，速度方向向下B y=0cm ，速度方向向下C y=0cm ，速度方向向上D y=-4cm ，速度方向向上8圖 5 中有一為上下振動(dòng)的波源 S，頻率為圖4100Hz所激起的波向左右傳播，波速為8.0m/s其振動(dòng)先后傳到 A、B 兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，當(dāng) S 通過平衡位置向上振動(dòng)時(shí)， A、B 質(zhì)點(diǎn)的位置是 A A 在波谷， B 在波峰 BA 、B 都在波峰 CA 在波峰， B 在波谷 D A 、B 都在波谷9如圖 6 所示，已知一列橫波沿 x 軸傳播，實(shí)線和虛線分別是方向與傳播距離是 A 沿 x 軸正方向， 6mB 沿 x 軸負(fù)方向， 6mC沿 x 軸正方向， 2mD沿 x 軸負(fù)方向， 2m10圖 7 為一列橫波的某時(shí)刻的圖象 a、b、 c、A.a、 c 兩質(zhì)點(diǎn)有相同的振幅B.a 質(zhì)點(diǎn)此時(shí)的加速度為正方向最大C.b 質(zhì)點(diǎn)此時(shí)向正方向運(yùn)動(dòng)D.b 質(zhì)點(diǎn)此時(shí)速度為零， b、d