選修3-4《波的形成與傳播、波的圖象》復習課件

1、第第2課時課時波的形成與傳播、波的圖象波的形成與傳播、波的圖象機械振動和機械波機械振動和機械波一、機械波一、機械波1機械波的產生條件及其特點機械波的產生條件及其特點(1)產生條件：產生條件：_；_波源波源介質介質(2)特點特點機械波傳播的只是振動的機械波傳播的只是振動的_和和_，質點只在各自的平衡位置附近做簡諧運動，并質點只在各自的平衡位置附近做簡諧運動，并不隨波不隨波_介質中各質點的振幅相同，振動周期和頻率介質中各質點的振幅相同，振動周期和頻率都與都與_的振動周期和頻率相同的振動周期和頻率相同各質點開始振動各質點開始振動(即起振即起振)的方向均的方向均_形式形式能量能量遷移遷移波源波源相同相

2、同2機械波的分類機械波的分類(1)橫波：質點振動方向與波的傳播方向橫波：質點振動方向與波的傳播方向_的波，有的波，有 _(凸部凸部)和和 _(凹部凹部)(2)縱波：質點振動方向與波的傳播方向在縱波：質點振動方向與波的傳播方向在_的波，有的波，有_和和_波峰波峰波谷波谷同一條直線同一條直線密部密部疏部疏部垂直垂直3波長、波速、頻率及其關系波長、波速、頻率及其關系(1)波長波長在波的傳播方向上，相對平衡位置的在波的傳播方向上，相對平衡位置的_總是相等的兩個相鄰的質點間的距離，用總是相等的兩個相鄰的質點間的距離，用表表示示(2)波速波速波在介質中的傳播速度，由波在介質中的傳播速度，由_本身的性本身的

3、性質決定質決定位移位移介質介質二、波的圖象二、波的圖象1坐標軸：取各質點平衡位置的連線作為坐標軸：取各質點平衡位置的連線作為x軸，表示質點軸，表示質點_；取過波源質點；取過波源質點的振動方向作為的振動方向作為y軸，表示質點軸，表示質點_2意義：在波的傳播方向上，介質中質點意義：在波的傳播方向上，介質中質點在某一時刻相對各自在某一時刻相對各自_的位移的位移3形狀：形狀：_平衡位置平衡位置位移位移平衡位置平衡位置正弦或余弦曲線正弦或余弦曲線一、對波長、波速及頻率概念的理解一、對波長、波速及頻率概念的理解1對波長的理解對波長的理解(1)在波的傳播方向上，兩個相鄰的振動步調總是相同在波的傳播方向上，兩

4、個相鄰的振動步調總是相同的質點平衡位置間的距離的質點平衡位置間的距離(2)質點振動一個周期，波傳播的距離質點振動一個周期，波傳播的距離(3)在簡諧橫波中兩個相鄰的波峰在簡諧橫波中兩個相鄰的波峰(或兩個相鄰的波或兩個相鄰的波谷谷)之間的距離；在簡諧縱波中兩個相鄰的密部之間的距離；在簡諧縱波中兩個相鄰的密部(或或兩個相鄰的疏部兩個相鄰的疏部)之間的距離之間的距離(4)在簡諧橫波的波形圖線中，一個完整的正在簡諧橫波的波形圖線中，一個完整的正(余余)弦弦曲線在橫軸所截取的距離曲線在橫軸所截取的距離2對波速的理解對波速的理解(1)波在均勻介質中勻速傳播，波速就是指波在介質中波在均勻介質中勻速傳播，波速就

5、是指波在介質中的傳播速度電磁波可以不依靠介質在真空中傳播的傳播速度電磁波可以不依靠介質在真空中傳播(2)波速的大小完全由介質決定，與波的頻率無關波速的大小完全由介質決定，與波的頻率無關(3)在同種介質中，縱波和橫波的傳播速度是不同的在同種介質中，縱波和橫波的傳播速度是不同的(4)波速與振速的區(qū)別波速與振速的區(qū)別波速：波源振動幾個周期，波形就向外平移幾個波長，波速：波源振動幾個周期，波形就向外平移幾個波長，這個比值就表示了波形這個比值就表示了波形(或能量或能量)向外平移的速度在同一種向外平移的速度在同一種均勻介質中波動的傳播是勻速的，與波動頻率無關均勻介質中波動的傳播是勻速的，與波動頻率無關振速

6、：質點的振動速度波動中各質點都在平衡位置附振速：質點的振動速度波動中各質點都在平衡位置附近做周期性振動，是變速運動，質點并不沿波的傳播方向近做周期性振動，是變速運動，質點并不沿波的傳播方向隨波遷移隨波遷移3對頻率的理解對頻率的理解(1)在波的傳播方向上，介質各質點都做受在波的傳播方向上，介質各質點都做受迫振動，其振動是由振源的振動引起的，故迫振動，其振動是由振源的振動引起的，故各質點的振動頻率都等于振源的振動頻率各質點的振動頻率都等于振源的振動頻率(2)當波從一種介質進入另一種介質時，波當波從一種介質進入另一種介質時，波的頻率不變的頻率不變二、對波動圖象的理解和應用二、對波動圖象的理解和應用1

7、振動圖象與波動圖象的比較振動圖象與波動圖象的比較振動圖象振動圖象波動圖象波動圖象研究對象研究對象一個振動質點一個振動質點沿波傳播方向的所有沿波傳播方向的所有質點質點研究內容研究內容一個質點位移隨時一個質點位移隨時間的變化規(guī)律間的變化規(guī)律某時刻所有質點的空某時刻所有質點的空間分布規(guī)律間分布規(guī)律圖象圖象振動圖象振動圖象波動圖象波動圖象物理意義物理意義表示一個質點在各時表示一個質點在各時刻的位移刻的位移表示某時刻各質點的位表示某時刻各質點的位移移圖象信息圖象信息(1)質點振動周期質點振動周期(2)質點振幅質點振幅(3)各時刻各時刻質點位移質點位移(4)各時刻各時刻速度、加速度方向速度、加速度方向(1

8、)波長、振幅波長、振幅(2)任意一任意一質點此刻的位移質點此刻的位移(3)任意任意一質點在該時刻加速度一質點在該時刻加速度方向方向(4)傳播方向、振動傳播方向、振動方向的互判方向的互判形象比喻形象比喻記錄著一個人一段時記錄著一個人一段時間內活動的錄像帶間內活動的錄像帶記錄著許多人某時刻動記錄著許多人某時刻動作表情的集體照片作表情的集體照片圖象變化圖象變化隨時間推移圖象延續(xù)隨時間推移圖象延續(xù)，但已有形狀不變，但已有形狀不變隨時間推移，圖象沿傳隨時間推移，圖象沿傳播方向平移播方向平移一完整曲一完整曲線占橫坐線占橫坐標距離標距離表示一個周期表示一個周期表示一個波長表示一個波長2.橫波的傳播方向與質點

9、的振動方向的互判方法橫波的傳播方向與質點的振動方向的互判方法(1)上下坡法上下坡法沿波的傳播速度方向看，沿波的傳播速度方向看，“上坡上坡”的點向下振動的點向下振動，“下坡下坡”的點向上振動，簡稱的點向上振動，簡稱“上坡下，下坡上坡下，下坡上上”(如圖所示如圖所示)(2)同側法同側法在波的圖上的某一點，沿豎直方向畫出一個箭在波的圖上的某一點，沿豎直方向畫出一個箭頭表示質點振動方向，并設想在同一點沿水平頭表示質點振動方向，并設想在同一點沿水平方向畫個箭頭表示波的傳播方向，那么這兩個方向畫個箭頭表示波的傳播方向，那么這兩個箭頭總是在曲線的同側箭頭總是在曲線的同側(如下圖所示如下圖所示)三、波的多解問

10、題三、波的多解問題1傳播方向不確定出現多解傳播方向不確定出現多解波總是由波源出發(fā)，并由近及遠地向前傳播波在介波總是由波源出發(fā)，并由近及遠地向前傳播波在介質中傳播時，介質中的各個質點的振動情況可以根據質中傳播時，介質中的各個質點的振動情況可以根據波的傳播方向確定反之亦然，但是，如果題中的已波的傳播方向確定反之亦然，但是，如果題中的已知條件不能確定波的傳播方向或者不能確定質點的振知條件不能確定波的傳播方向或者不能確定質點的振動方向，則需要分情況進行討論，此時就會出現多解動方向，則需要分情況進行討論，此時就會出現多解現象現象2兩質點間位置關系不確定出現多解兩質點間位置關系不確定出現多解在波的傳播方向

11、上，如果兩個質點間的距離不在波的傳播方向上，如果兩個質點間的距離不確定或相位之間關系不確定，就會形成多解，而不確定或相位之間關系不確定，就會形成多解，而不能聯(lián)想到所有可能的情況，就會出現漏解做這類能聯(lián)想到所有可能的情況，就會出現漏解做這類題時，應根據題意在兩質點間先畫出最短的波形圖題時，應根據題意在兩質點間先畫出最短的波形圖，然后再分別分析，然后再分別分析3傳播距離與波長關系不確定出現多解傳播距離與波長關系不確定出現多解在波的傳播方向上，相隔一個波長的質點在波的傳播方向上，相隔一個波長的質點振動的步調是完全相同的；但如果題目中沒有給振動的步調是完全相同的；但如果題目中沒有給定波的傳播距離定波的

12、傳播距離x與波長與波長之間的大小關系，就會之間的大小關系，就會出現多解現象出現多解現象4間隔時間與周期關系不確定出現多解間隔時間與周期關系不確定出現多解 在波向前傳播的過程中，質點在各自平衡位置兩側在波向前傳播的過程中，質點在各自平衡位置兩側做簡諧運動由于簡諧運動具有周期性而出現多解做簡諧運動由于簡諧運動具有周期性而出現多解 即若某一時刻即若某一時刻t各振動質點形成一波形，經過時間各振動質點形成一波形，經過時間tnT(n0,1,2，)，各振動質點將回到原來狀態(tài)，各振動質點將回到原來狀態(tài)，則則tttnT時刻的波形與時刻的波形與t時刻的波形重合時刻的波形重合5波的對稱性出現多解波的對稱性出現多解波

13、源的振動，要帶動它左、右相鄰介質點的振動，波波源的振動，要帶動它左、右相鄰介質點的振動，波向左右兩方向傳播對稱性是指波在介質中左、右同向左右兩方向傳播對稱性是指波在介質中左、右同時傳播時，關于波源對稱的左、右兩質點振動情況完時傳播時，關于波源對稱的左、右兩質點振動情況完全相同全相同在處理這類問題時，要始終抓住質點周期在處理這類問題時，要始終抓住質點周期性運動及其與波的傳播之間的聯(lián)系，并要性運動及其與波的傳播之間的聯(lián)系，并要靈活地用周期數來表示波的傳播時間，用靈活地用周期數來表示波的傳播時間，用波長個數來表示波的傳播距離，才便于分波長個數來表示波的傳播距離，才便于分析、表達和解決問題析、表達和解

14、決問題一、對機械波的理解一、對機械波的理解 列關于簡諧運動和簡諧機械波的說法正列關于簡諧運動和簡諧機械波的說法正確的是確的是()A彈簧振子的周期與振幅有關彈簧振子的周期與振幅有關B橫波在介質中的傳播速度由介質本身的性質橫波在介質中的傳播速度由介質本身的性質決定決定C在波傳播方向上的某個質點的振動速度就是在波傳播方向上的某個質點的振動速度就是波的傳播速度波的傳播速度D單位時間內經過介質中某一點的完全波的個單位時間內經過介質中某一點的完全波的個數就是這列簡諧波的頻率數就是這列簡諧波的頻率【解析解析】理解簡諧運動、簡諧波的概念和聯(lián)系彈理解簡諧運動、簡諧波的概念和聯(lián)系彈簧振子的周期由振動系統(tǒng)本身決定，

15、與振幅無關，故簧振子的周期由振動系統(tǒng)本身決定，與振幅無關，故A選項錯誤；簡諧波在介質中的傳播速度由介質本身選項錯誤；簡諧波在介質中的傳播速度由介質本身的性質決定，故的性質決定，故B選項正確；介質中質點的振動速度選項正確；介質中質點的振動速度與波的傳播速度是兩個不同的概念，與波的傳播速度是兩個不同的概念，C選項錯誤；一選項錯誤；一個周期內波向前傳播一個波長，所以單位時間內經過個周期內波向前傳播一個波長，所以單位時間內經過介質中某一點的完全波的個數即為該波的頻率，介質中某一點的完全波的個數即為該波的頻率，D選選項正確項正確【答案答案】BD1關于機械波的概念，下列說法中正確的是關于機械波的概念，下列

16、說法中正確的是()A質點振動的方向總是垂直于波傳播的方向質點振動的方向總是垂直于波傳播的方向B簡諧波沿長繩傳播，繩上相距半個波長的兩簡諧波沿長繩傳播，繩上相距半個波長的兩質點振動位移的大小相等質點振動位移的大小相等C任一振動質點每經過一個周期，沿波的傳播任一振動質點每經過一個周期，沿波的傳播方向移動一個波長方向移動一個波長D相隔一個周期的兩個時刻，簡諧波的圖象相相隔一個周期的兩個時刻，簡諧波的圖象相同同【答案答案】BD二、波的圖象的應用二、波的圖象的應用 下圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波下圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，圖乙為質點形圖，圖乙為質點P以此時刻為計時起點的振動以此時刻為計時

17、起點的振動圖象從該時刻起圖象從該時刻起()A經過經過0.35 s時，質點時，質點Q距平衡位置距平衡位置的距離小于質點的距離小于質點P距平衡位置的距離距平衡位置的距離B經過經過0.25 s時，質點時，質點Q的加速度大的加速度大于質點于質點P的加速度的加速度C經過經過0.15 s時，波沿時，波沿x軸的正方向軸的正方向傳播了傳播了3 mD經過經過0.1 s時，質點時，質點Q的運動方向的運動方向沿沿y軸正方向軸正方向【解析解析】(1)首先識別哪一個是波動圖象，哪一首先識別哪一個是波動圖象，哪一個是振動圖象，兩者間的聯(lián)系紐帶是周期與振幅個是振動圖象，兩者間的聯(lián)系紐帶是周期與振幅(2)再從振動圖象中找出某

18、一質點在波動圖象中的再從振動圖象中找出某一質點在波動圖象中的那一時刻的振動方向，然后再確定波的傳播方向及那一時刻的振動方向，然后再確定波的傳播方向及其他問題其他問題t0時刻從乙圖可知甲圖中時刻從乙圖可知甲圖中P點振動方向沿點振動方向沿y軸負向軸負向，所以甲圖中波沿，所以甲圖中波沿x軸正向傳播，甲圖中各個質點軸正向傳播，甲圖中各個質點的振動周期相同，均為的振動周期相同，均為0.2 s；經過；經過0.35 s即即7/4個周個周期，質點期，質點P位于正的最大位移位于正的最大位移(即波峰即波峰)，而質點，而質點Q正正離開平衡位置向離開平衡位置向y軸負向運動的過程中，軸負向運動的過程中，【答案答案】AC

19、 2一列簡諧橫波沿一列簡諧橫波沿x軸傳播軸傳播t0時的波時的波形如右圖所示，質點形如右圖所示，質點A與質點與質點B相距相距1 mA點速度沿點速度沿y軸正方向；軸正方向；t0.02 s時，質點時，質點A第一次到達正向最大位第一次到達正向最大位移處由此可知移處由此可知()A此波的傳播速度為此波的傳播速度為25 m/sB此波沿此波沿x軸負方向傳播軸負方向傳播C從從t0時起，經過時起，經過0.04 s，質點，質點A沿波傳播方向遷移沿波傳播方向遷移了了1 mD在在t0.04 s時，質點時，質點B處在平衡位置，速度沿處在平衡位置，速度沿y軸負軸負方向方向【答案答案】AB三、波動圖象問題中的多解性討論三、波

20、動圖象問題中的多解性討論如右圖所示，如右圖所示，a、b是一列橫波上的兩個質點，它們在是一列橫波上的兩個質點，它們在x軸上的距離軸上的距離s30 m；波沿；波沿x軸正方向傳播，當軸正方向傳播，當a振動振動到最高點時到最高點時b恰好經過平衡位置；經過恰好經過平衡位置；經過3 s，波傳播了，波傳播了30 m，并且，并且a經過平衡位置，經過平衡位置，b恰好到達最高點，那么恰好到達最高點，那么()A這列波的速度一定是這列波的速度一定是10 m/sB這列波的周期一定是這列波的周期一定是3 sC這列波的波長可能是這列波的波長可能是24 mD這列波的頻率可能是這列波的頻率可能是1.25 Hz【答案答案】ACD

21、3一列簡諧橫波沿直線傳播，該直線上的一列簡諧橫波沿直線傳播，該直線上的a、b兩兩點相距點相距4.42 m下圖中實、虛兩條曲線分別表示平下圖中實、虛兩條曲線分別表示平衡位置在衡位置在a、b兩點處質點的振動曲線從圖示可兩點處質點的振動曲線從圖示可知知()A此列波的頻率一定是此列波的頻率一定是10 HzB此列波的波長一定是此列波的波長一定是0.1 mC此列波的傳播速度可能是此列波的傳播速度可能是34 m/sDa點一定比點一定比b點距波源近點距波源近【答案答案】AC(2009年高考重慶卷年高考重慶卷)同一音叉發(fā)出的聲波同時在水同一音叉發(fā)出的聲波同時在水和空氣中傳播，某時刻的波形曲線如下圖所示，以和空氣

22、中傳播，某時刻的波形曲線如下圖所示，以下說法正確的是下說法正確的是()命題研究命題研究 高考鏈接高考鏈接A聲波在水中波長較大，聲波在水中波長較大，b是水中聲波的波形曲線是水中聲波的波形曲線B聲波在空氣中波長較大，聲波在空氣中波長較大，b是空氣中聲波的波形曲線是空氣中聲波的波形曲線C水中質點振動頻率較高，水中質點振動頻率較高，a是水中聲波的波形曲線是水中聲波的波形曲線D空氣中質點振動頻率較高空氣中質點振動頻率較高，a是空氣中聲波的波形曲線是空氣中聲波的波形曲線【解析解析】因聲波的波速在水中較空氣因聲波的波速在水中較空氣中快，而波的頻率等于振源的振動頻率中快，而波的頻率等于振源的振動頻率，則聲波在

23、水和空氣中傳播的頻率相同，則聲波在水和空氣中傳播的頻率相同，再由，再由vf知，聲波在水中傳播的波知，聲波在水中傳播的波長較大長較大【答案答案】A解答此類問題要緊緊抓?。航獯鸫祟悊栴}要緊緊抓?。翰ǖ念l率波的頻率f是由波源決定是由波源決定的，波的傳播速度的，波的傳播速度v是由介質決定的，波長是由介質決定的，波長v/f是是由波源和介質共同決定的由波源和介質共同決定的(2009年高考全國卷年高考全國卷)下列關于簡諧振動和簡諧波的說下列關于簡諧振動和簡諧波的說法，正確的是法，正確的是()A媒質中質點振動的周期一定和相應的波的周期相等媒質中質點振動的周期一定和相應的波的周期相等B媒質中質點振動的速度一定和

24、相應的波的波速相等媒質中質點振動的速度一定和相應的波的波速相等C波的傳播方向一定和媒質中質點振動的方向一致波的傳播方向一定和媒質中質點振動的方向一致D橫波的波峰與波谷在振動方向上的距離一定是質點橫波的波峰與波谷在振動方向上的距離一定是質點振幅的兩倍振幅的兩倍【解析解析】機械波的周期取決于波源即振動質點機械波的周期取決于波源即振動質點的振動周期，故的振動周期，故A對；波速是振動信息傳播的速對；波速是振動信息傳播的速度，在同種媒質中是勻速的，質點振動是在平衡度，在同種媒質中是勻速的，質點振動是在平衡位置附近運動，不隨波的傳播遷移，故位置附近運動，不隨波的傳播遷移，故B錯；對錯；對于橫波來說，波的傳播方向與質點的振動方向互于橫波來說，波的傳播方向與質點的振動方向互相垂直，所以相垂直，所以C錯；振幅是質點離開平衡位置的錯；振幅是質點離開平衡位置的最大距離，波峰是正向最大位移，波谷是負向最最大距離，波峰是正向最大位移，波谷是負向最大位移，故波峰與波谷在振動方向上的距離就是大位移，故波峰與波谷在振動方向上的距離就是振幅的振幅的2倍，所以選項倍，所以選項D正確正確【答案答案】AD1在介質中有一沿水平方向傳播的簡諧橫在介質中有一沿水平方向傳播的簡諧橫波，一質點由平衡位置豎直向上運動，經波，一質點由平衡位置豎直向上運動，經0.1 s到達最大位移處，在這段時間內波傳到達最大位移處，在這段時間內