波的形成和描述

關于波的形成和描述第一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二第二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二一.波的形成和傳播第三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二第四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二第五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二第六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二1.橫波：質點振動方向與波的傳播方向相垂直的波.（僅在固體中傳播）二、波的分類（橫波與縱波）特征：具有交替出現的波峰和波谷.第七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二縱波：質點振動方向與波的傳播方向互相平行的波.（可在固體、液體和氣體中傳播）特征：具有交替出現的密部和疏部.第八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二各質點振動方向與波的傳播方向平行的波。傳播方向縱波是靠介質疏密部變化傳播的。如聲波，彈簧波為縱波。任一波例如，水波、地表波，都能分解為橫波與縱波來進行研究。2.縱波第九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二三.波的描述第十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二第十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二波長波的周期和頻率波速OyAA-第十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二對波長的理解(1)在波的傳播方向上，兩個相鄰的、振動步調總是相同的質點間的距離．(2)質點振動一個周期，波傳播的距離．(3)在橫波中兩個相鄰的波峰(或兩個相鄰的波谷)之間的距離；在縱波中兩個相鄰的密部(或兩個相鄰的疏部)之間的距離．(4)波長反映了機械波在傳播過程中的空間周期性．第十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二第十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二關于機械波的頻率(1)在波的傳播過程中，介質中的各質點均做受迫振動，各質點的振動頻率都等于波源的振動頻率．(2)當波從一種介質傳播到另一種介質時，波的頻率保持不變．第十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二第十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二對波速的理解(1)波在均勻介質中勻速傳播，波速就是指波在介質中的傳播速度．(2)波速的大小完全由介質和波的性質決定，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．同一類機械波在同一種均勻介質中傳播的速度相同．第十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二

波速與振動速度不同，波速是介質中波的傳播速度，振動速度是指質點的振動速度，波動中各質點都在平衡位置附近做變速運動，而波在均勻介質中是勻速傳播．第十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二1．振動圖象和波動圖象的比較兩種圖象比較內容振動圖象波的圖象研究對象一個振動質點沿波傳播方向上的所有質點圖象意義一質點位移隨時間變化規(guī)律某時刻所有質點相對平衡位置的位移第十九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二兩種圖象比較內容振動圖象波的圖象圖象特點圖象信息(1)振動周期(2)振幅(3)各時刻質點位移、速度、加速度(包括大小、方向)(1)波長、振幅(2)任意一質點此刻的位移(3)任意一質點在該時刻加速度方向第二十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二兩種圖象比較內容振動圖象波的圖象圖象變化隨時間推移圖象延續(xù)，但原有形狀不變隨時間推移圖象沿傳播方向平移一完整曲線對應橫坐標一個周期一個波長第二十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二第二十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二1．機械波在給定的介質中傳播時，下列說法正確的是(

)A．振幅越大，則波傳播的速度越快B．振幅越大，則波傳播的速度越慢C．在一個周期內，振動質點走過的路程等于一個

波長D．振動的頻率越高，則波傳播一個波長的距離所用

的時間越短第二十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二解析：波的傳播速度由介質決定，故A、B錯誤．在一個周期內，振動質點只是在自己的平衡位置附近上下振動，路程為4A，C錯．由于在給定的介質中，故波速一定，由v＝λf可知D正確．答案：D第二十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二2．波的傳播方向與質點振動方向的確定(1)第二十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二2．簡諧橫波在x軸上傳播，某時刻的波形如圖7－2－1所示，已知此時質點F沿y軸負方向運動，則(

)A．此波向x軸負方向傳播

B．質點D此時向y軸負方向運動C．質點E的振幅為零D．質點B將比C先回到平衡位置第二十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二解析：根據F點的振動方向可判斷波沿x軸負方向傳播，波上任意質點的振幅都相等．答案：AB第二十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二1．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，此時就會出現多解現象．第二十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二2．兩質點間位置關系不確定出現多解在波的傳播方向上，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，而不能聯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，然后再分別分析．第二十九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二3．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Δx與波長λ之間的大小關系，就會出現多解現象．第三十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二4．時間間隔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t各振動質點形成一波形，經過時間Δt＝nT(n＝0,1,2，…)，各振動質點將回到原來狀態(tài)，則t＋Δt＝t＋nT時刻的波形與t時刻的波形重合．第三十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二解決波動圖象中的多解問題，首先分析出造成多解的原因，然后抓住質點周期性運動及其與波的傳播之間的聯系，靈活運用周期個數表示波的傳播時間，用波長個數表示波的傳播距離．第三十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二3．一根張緊的水平彈性長繩上的a、b兩點相距4.2m，b點在a點的右方，一列簡諧波沿水平繩向右傳播，波速為20m/s，波長大于2m．某時刻，b點達到波峰位置，而a點正處于平衡位置且向上運動．則這列波的周期可能是 (

)A．0.12s

B．0.28sC．0.168s D．0.84s第三十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二解析：如圖所示，a點向上運動，b點達到波峰且在a點的右方，滿足這一條件的關系式為第三十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二Δx＝(n＋)λ則λ＝m.當n＝0時，λ1＝5.6m，當n＝1時，λ2＝2.4m，波長只有這兩個數值能滿足波長大于2m的條件．由T＝，解得T1＝0.28s，T2＝0.12s.答案：AB第三十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二第三十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二(2009·四川高考)如圖7－2－2所示為一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波，實線為t＝0時刻的波形圖，虛線為t＝0.6s時的波形圖，波的周期T>0.6s，則(

)第三十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二A．波的周期為2.4sB．在t＝0.9s時，P點沿y軸正方向運動C．經過0.4s，P點經過的路程為4mD．在t＝0.5s時，Q點到達波峰位置第三十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二[思路點撥]

解答該題應注意以下幾點：(1)由實線波至虛線波所需時間．(2)t＝0.5s及t＝0.9s時的波形．(3)振動方向的判斷方法，“上坡下，下坡上”．第三十九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二[課堂筆記]

波向x軸負向傳播，T＞0.6s，由波形圖可知

λ＝Δx，用時間t＝0.6s＝T，T＝0.8s，A錯．t＝0.9s＝T＋0.1s，P點沿y軸負方向運動，B錯．經0.4s，P點運動半個周期，經過的路程為0.4m，C錯．t＝0時x＝10m處質點處在波峰，經0.5s，波峰向左傳Δx′＝5m，即Q點到達波峰位置，故D正確．[答案]

D第四十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二波的傳播方向和質點的振動方向互判問題有較多的方法，如“特殊點法”、“上下坡法”、“微平移法”等，不論哪種方法，深刻理解波的產生和傳播過程是熟練應用的基礎和關鍵.第四十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二圖7－2－3甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，圖7－2－3乙為質點P以此時刻為計時起點的振動圖象，從該時刻起 (

)第四十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二第四十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二A．經過0.35s時，質點Q距平衡位置的距離小于質點P距平衡位置的距離B．經過0.25s時，質點Q的加速度大于質點P的加速度C．經過0.15s時，波沿x軸的正方向傳播了3mD．經過0.1s時，質點Q的運動方向沿y軸正方向第四十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二[思路點撥]

(1)首先識別哪一個是波動圖象，哪一個是振動圖象，兩者間的聯系紐帶是周期與振幅．(2)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其他問題．第四十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二[課堂筆記]

t＝0時刻從乙圖可知甲圖中P點振動方向沿y軸負向，所以甲圖中波沿x軸正方向傳播，甲圖中各個質點的振動周期相同，均為0.2s；經過0.35s即7/4個周期，質點P位于正的最大位移(即波峰)，而質點Q正離開平衡位置向y軸負方向運動的過程中，位移還未達到最大值，故A正確；經過0.25s即5/4個周期，質點P處于負向最大位移，而質點Q的位移未達到最大值，加速度與位移大小成正比，故B錯；根據波速公式v＝＝20m/s，根據s＝vt可知C正確；經過0.1s即1/2個周期，質點Q的運動方向沿y軸負方向，故D錯．[答案]

AC第四十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二解決此類題的關鍵是搞清振動圖象與波動圖象的區(qū)別與聯系.第四十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二

(2008·天津高考)如圖7－2－4所示，一列簡諧橫波沿直線由a向b傳播，相距10.5m的a、b兩處的質點振動圖象如圖中a、b所示，則 (

)A．該波的振幅可能是20cmB．該波的波長可能是8.4mC．該波的波速可能是10.5m/sD．該波由a傳播到b可能歷時7s第四十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二[思路點撥]

第四十九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二[課堂筆記]

由振動圖象知該波的振幅應為10cm，A錯誤；a、b之間的距離滿足10.5m＝kλ＋λ(k＝0,1,2，…)，則λ＝m(k＝0,1,2，…)，根據k的取值，波長不能為8.4m，B錯誤；由振動圖象知周期T＝4s，波速v＝(k＝0,1,2，…)，根據k的取值，波速不能為10.5m/s，C錯誤；該波由a傳播到b用時t＝＝4k＋3(k＝0,1,2，…)，根據k的取值知，選項D正確．[答案]

D第五十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二(1)波的多解問題是高考中的熱點，分析多解問題的關鍵是明確形成多解的可能情況．(2)波的多解問題的解法比較靈活，主要從以下三個方面考慮．①波傳播的距離和波長關系；②傳播時間與周期關系；③波傳播的方向．第五十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二第五十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二1．(2009·重慶高考)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圖7－2－5所示．以下說法正確的是 (

)第五十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二A．聲波在水中波長較大，b是水中聲波的波形曲線B．聲波在空氣中波長較大，b是空氣中聲波的波形曲線C．水中質點振動頻率較高，a是水中聲波的波形曲線D．空氣中質點振動頻率較高，a是空氣中聲波的波形曲線第五十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二解析：波的頻率取決于波源的振動頻率，與介質無關，故同一音叉發(fā)出的聲波在水中與在空氣中傳播時頻率相同．但機械波在介質中傳播的速度只取決于介質性質，與波的頻率無關．聲波在水中傳播的速度大于在空氣中傳播的速度，再由v＝λf知，聲波應在水中的波長較大，對應于題圖中波形曲線b，故只有A正確．答案：A第五十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二2．(2010·石家莊模擬)汶川地震主要是印度洋板塊的移動擠壓，造成板塊緩慢積累的能量突然釋放而引起的強烈振動．地震波分三種：縱波(P波)，vP＝9.9km/s；橫波(S波)，vS＝4.5km/s；面波(L波)，vL＝1.4km/s.若某地震觀測臺T記錄到的地震曲線如圖7－2－6所示，在曲線上測得P波與S波的時間差為8s．下列說法正確的是 (

)第五十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二A．a處的波形是P波，c處的波形是L波B．a處的波形是L波，c處的波形是P波C．觀測臺T到震源的距離約是43.2kmD．觀測臺T到震源的距離約是66km第五十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二解析：考查機械振動與機械波．從地震波的三種波速可看出P波速度最大，最先到達地震觀測臺，L波速度最小，最后到達觀測臺，故A對B錯；地震震源到觀測臺的距離s＝vPt＝vS(t＋8)，解得s＝66km，C錯D對．答案：AD第五十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二3．(2010·鎮(zhèn)海模擬)一列簡諧波某時刻的波形如圖7－2－7甲所示，圖乙為該波在傳播的介質中某質點此后一段時間內的振動圖象，則 (

)第五十九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二A．若波沿x軸正方向傳播，圖乙為a質點的振動圖象B．若波沿x軸正方向傳播，圖乙為b質點的振動圖象C．若波沿x軸負方向傳播，圖乙為c質點的振動圖象D．若波沿x軸負方向傳播，圖乙為d質點的振動圖象第六十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期二解析：由圖乙知，開始時質點位于平衡位置，故A、C錯；質點開始時向y軸正方向運動．若波沿x軸正方向傳播，b沿y軸正方向運動，d沿y軸負方向運動，故B正確；若波沿x軸負方向傳播，b沿y軸負方向運動，d沿y軸正方向運動，故D正確，所以選B、D.答案：BD第