機(jī)械波、波長、波速、頻率.doc

機(jī)械波、波長、波速、頻率一、簡要知識點(diǎn)：1、機(jī)械波的概念；2、產(chǎn)生機(jī)械波的條件：3、橫波的簡單圖象；4、波長和波速、頻率的關(guān)系。二、基本概念：（一）機(jī)械波的基本概念： 1、介質(zhì)：傳播振動的媒介物叫做介質(zhì)。 2、機(jī)械波的定義：機(jī)械振動在介質(zhì)中的傳播過程。波是傳播能量（振動形式）的一種方式。注意：波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)只是在平衡位置附近振動，并不隨波的傳播而遷移。3、產(chǎn)生機(jī)械波的條件：有振源和傳播振動的介質(zhì)。4、機(jī)械波的分類：橫波和縱波質(zhì)點(diǎn)振動方向與波的傳播方向垂直的波叫橫波；質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向在同一條直線上的波叫縱波。 例題1下列關(guān)于機(jī)械波的說法中正確的是： A、有機(jī)械振動就有機(jī)械波； B、有機(jī)械波就一定有機(jī)械振動； C、機(jī)械波是機(jī)械振動在介質(zhì)中的傳播過程，它是傳遞能量的一種方式； D、沒有機(jī)械波就沒有機(jī)械振動。 答案與解析 BC ；機(jī)械波是傳遞能量的一種形式；產(chǎn)生機(jī)械波的兩個(gè)必要條件是機(jī)械振動和介質(zhì)，單其中一個(gè)條件不是產(chǎn)生機(jī)械波的充分條件。 例題2一列波由波源向周圍擴(kuò)展開去，由此可知：A、介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)由近及遠(yuǎn)地傳播開去；B、介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動形式由近及遠(yuǎn)的傳播開去；C、介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動的能量由近及遠(yuǎn)的傳播開去；D、介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)只是振動而沒有遷移。答案與解析BCD ； 波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)并不隨波逐流，而是在平衡位置附近振動。（二）機(jī)械波的圖象，波長、頻率和波速：1、橫波的圖象： A、作法：用橫軸表示介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，用縱軸表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移。用平滑線連接某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)位移矢量的末端，就是該時(shí)刻波的圖象。 B、圖象特點(diǎn)：是一條正弦（余弦）曲線； C、圖象的物理意義：描述在波的傳播方向上的介質(zhì)的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻離開平衡位置的位移。注意：波的圖象和振動圖象是根本不同的，波的圖象描述的是介質(zhì)中“各質(zhì)點(diǎn)”在“某一時(shí)刻”離開平衡位置的位移；而振動圖象描述的是“一個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“各個(gè)時(shí)刻”離開平衡位置的位移。2、波圖象的重復(fù)性： 相隔時(shí)間為周期的整數(shù)倍的兩個(gè)時(shí)刻的波的圖象是相同的；3、波傳播方向雙向性： 不指定波的傳播方向時(shí)，圖象中波可能向x軸正向或x軸負(fù)向傳播；（三）波長、頻率和波速1、波長：是兩個(gè)相鄰的、在振動過程中對平衡位置的位移總是相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離。波長的大小也等于波的振動狀態(tài)在一周期內(nèi)傳播的距離。2、頻率f ： 波的頻率就是質(zhì)點(diǎn)的振動頻率，波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)；波在傳播過程中，頻率不變；3、波速： 描述波傳播的快慢，機(jī)械波的波速取決于介質(zhì)，一般與頻率無關(guān)；4、波長、波速、頻率的關(guān)系： = v T = ；（四）波的圖象直接反應(yīng)的幾個(gè)物理量：1、各質(zhì)點(diǎn)的振幅A ；2、波長：相鄰的兩波峰（或相鄰的兩波谷）之間的距離。例題關(guān)于波長的下列說法中正確的是：A、在一個(gè)周期內(nèi)振動在介質(zhì)中傳播的距離等于波長；B、在一個(gè)周期內(nèi)介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)所走過的路程等于波長；C、波長等于在波的傳播方向上兩相鄰的對平衡位置的位移始終相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離；D、波長等于橫波中峰與峰（或谷與谷）之間的距離。答案與解析 AC ；波長就是振動形式在一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)傳播的距離?；蛘咴跈M波的圖象上相鄰的兩個(gè)波峰與波峰（或相鄰的波谷與波谷）之間的距離。故而只能選擇AC。三、例題與習(xí)題（一）本課預(yù)習(xí)題：1、在機(jī)械波中：A、各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動；B、相鄰質(zhì)點(diǎn)間必有相互作用力；C、前一質(zhì)點(diǎn)的振動帶動相鄰的后一質(zhì)點(diǎn)的振動，后一質(zhì)點(diǎn)的振動必定落后于前一質(zhì)點(diǎn)；D、各質(zhì)點(diǎn)也隨波的傳播而遷移。2、質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向_的波叫橫波；質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向在_上的波，叫縱波。不管橫波還是縱波，傳播時(shí)均需要介質(zhì)。3、關(guān)于波的頻率，下列說法中正確的是：A、波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)；B、波的頻率與波速沒有必然關(guān)系；C、波由一種介質(zhì)傳到另一種介質(zhì)時(shí)，頻率會變大；D、以上說法均不正確。4、關(guān)于波速，下列說法中正確的是：A、反映了振動在介質(zhì)中傳播的快慢；B、反映了介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動快慢；C、波速由介質(zhì)決定與波源無關(guān)；D、反映了介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)遷移的快慢。5、聲波在鋼軌中傳播的速度遠(yuǎn)大于在空氣中傳播的速度，則當(dāng)聲音由空氣傳到鋼軌中時(shí)：A、頻率變小，波長變大；B、波長變小，頻率變大；C、頻率不變，波長變大；D、頻率不變，波長變小。預(yù)習(xí)題答案：1、ABC ，析：其中D錯(cuò)誤，因?yàn)榻橘|(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)并不隨波的傳播而遷移。2、垂直 ， 在同一條直線上 ；3、AB ；析：雖然波速與頻率存在著下面的關(guān)系：V=f 。但機(jī)械波的波速由介質(zhì)決定，而波的頻率由波源決定。所以說波速和頻率沒有必然關(guān)系。4、AC ；析：波的傳播速度與質(zhì)點(diǎn)的振動速度是不同的兩個(gè)概念。5、C 。（二）基礎(chǔ)題：1、關(guān)于機(jī)械波的概念，下列說法中正確的是：A、質(zhì)點(diǎn)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(gè)波長的兩質(zhì)點(diǎn)振動位移的大小相等；C、任一個(gè)振動質(zhì)點(diǎn)每經(jīng)過一個(gè)周期沿波的傳播方向移動一個(gè)波長；D、相隔一個(gè)周期的兩時(shí)刻，簡諧波的圖象相同。2、關(guān)于振動和波的關(guān)系，正確的說法是：A、有機(jī)械振動必定有機(jī)械波；B、由某振源產(chǎn)生的波，波的頻率與振源頻率一樣；C、振源的振動速度和波速是一樣的；D、如果振源停止振動，在介質(zhì)中傳播的波動也就立即停止。OXyPQRS3、如圖所示，為一波的圖象，波沿X軸負(fù)方向傳播，就表明的質(zhì)點(diǎn)而言，速度為正，加速度為負(fù)的質(zhì)點(diǎn)是：A、P ； B、Q ； C、R ； D、S 。參考答案：1、BD ；析：對橫波來說，質(zhì)點(diǎn)振動的方向與波傳播的方向垂直，相距半個(gè)波長的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動情況完全相反，其位移大小總是相等，方向總是相反。2、B ；析：波源停止振動時(shí)，原來的振動形式，不會立即停止，而會繼續(xù)傳播下去。3、D ；至于速度方向可以看振動圖象的斜率為正還是負(fù)。至于加速度方向則看回復(fù)力方向指向上還是指向下。（三）應(yīng)用題：1、下列關(guān)于機(jī)械波的說法中正確的是：A、機(jī)械波既能在空氣中傳播，也能在液體和固體中傳播；B、聲波是橫波，有波峰和波谷；C、聲波只能在氣體中傳播，不能在液體和固體中傳播；D、從地震源傳出的地震波，既有橫波也有縱波。2、一列波在介質(zhì)中向某一方向傳播，如圖所示為此波在某一時(shí)刻的波形圖，并且此時(shí)振動還只發(fā)生在M、N之間，已知此波的周期為T，Q質(zhì)點(diǎn)速度方向在波形圖中是向下的，下面說法中正確的是：A、波源是M，由波源起振開始計(jì)時(shí)，P點(diǎn)已經(jīng)振動時(shí)間T；B、波源是N，由波源起振開始計(jì)時(shí)，P點(diǎn)已經(jīng)開始振動時(shí)間3T/4 ；C、波源是N，由波源起振開始計(jì)時(shí)，P點(diǎn)已經(jīng)振動時(shí)間T/4 ；D、波源是M，由波源起振開始計(jì)時(shí)，P點(diǎn)已經(jīng)振動時(shí)間T/4 。3、如圖所示，甲圖為某橫波上一點(diǎn)的振動圖象，乙為該橫波在某時(shí)刻的波動圖象，由此兩圖求波的振幅、波長、頻率和波速。參考答案：1、AD ； 析：機(jī)械波即能在空氣中傳播，也能在液體和固體中傳播；聲波是縱波，有密部和疏部；地震波即有橫波也有縱波。2、C ； 根據(jù)波形圖以及Q點(diǎn)的振動方向，可知波的傳播方向?yàn)閺挠业阶螅床ㄔ礊镹 ， 另外經(jīng)過一個(gè)周期之后，波傳到M點(diǎn)，M點(diǎn)距P點(diǎn)/4 ，所以從振源起振開始，P點(diǎn)已經(jīng)振動了T/4 。3、根據(jù)甲圖（振動圖象）可知波的周期T = 0.5s ；頻率為2Hz；振幅為20cm ；根據(jù)乙圖可知波長為1.0m ；計(jì)算得知v=f = 21.0 =2 (m/s)。（四）提高題：甲vvxy乙1、如圖所示，兩列振幅和波長都相同而傳播方向相反的波（如圖甲），在相遇的某一時(shí)刻（如圖乙所示），兩列波“消失”，此時(shí)介質(zhì)中x、y兩質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向是：A、x向下，y向上； B、x向上，y向下； C、x、y都向上； D、x、y都向下。2、 從甲地向乙地發(fā)出頻率為50Hz的聲波，恰好在甲乙兩地間形成一列有若干個(gè)完整的波形的波；若將聲波的頻率提高到70Hz，則兩地間完整的波形的個(gè)數(shù)增加了4個(gè)。已知聲波的波速為340m/s，求甲、乙兩地間的距離？3、有一頻率為0.5Hz的簡諧橫波沿X正方向傳播，在傳播方向上有平衡位置相距為2 m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，它們相繼到達(dá)正向最大位移的時(shí)間差為0.5 s ，則該簡諧波的波速為多大？參考答案：1、A ， 析：因?yàn)閮闪胁ㄏ嘤鰰r(shí)，相遇部分質(zhì)點(diǎn)的位移為兩列波位移的矢量和部分，我們可以根據(jù)向左的波判斷出兩端的振動方向，并根據(jù)向右的波形，判斷出兩端的振動方向，故而本題中可得A。2、 S = 68 （m）設(shè)兩地的距離為S ，聲波的頻率為50Hz時(shí)，波長為，聲波的頻率為70Hz時(shí)，波長為 ， = = = = S = n = n 即：n= ， n= 。4 = nn= = S（）S = 174 = 68 （m）3、m/s （n=0、1、2）（五）課后練習(xí)題：1、下列關(guān)于機(jī)械波的說法中正確的是：A、機(jī)械波只能在介質(zhì)中傳播；B、沒有介質(zhì)也能形成機(jī)械波；C、橫波中，質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向垂直；D、縱波中，質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向垂直。2、圖中為某時(shí)刻一列簡諧波的波動圖線，a、b為波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。則下列說法中正確的是：XyabA、若質(zhì)點(diǎn)a該時(shí)刻沿y軸正方向運(yùn)動，則波沿X軸正方向傳播；B、若質(zhì)點(diǎn)a該時(shí)刻沿y軸正方向運(yùn)動，則波沿X軸負(fù)方向傳播；C、若質(zhì)點(diǎn)b該時(shí)刻沿y軸正方向運(yùn)動，則b點(diǎn)比a先回到平衡位置；D、若質(zhì)點(diǎn)b該時(shí)刻沿y軸正方向運(yùn)動，則b點(diǎn)比a后回到平衡位置。3、一列水波由深水區(qū)進(jìn)入淺水區(qū)，入射線與界面夾角30，反射線與界面夾角45，則下列說法中正確的是：A、波在深水區(qū)與淺水區(qū)的波速相同，頻率不同，波長不同；B、波在深水區(qū)和淺水區(qū)中傳播時(shí)，波速、頻率、波長都相同；C、深水區(qū)中的波速比淺水區(qū)中大，波長比淺水區(qū)中?。籇、深水區(qū)中的波速、波長都比淺水區(qū)中大。XYavb4、如圖所示，a、b是一列橫波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，它們的平衡位置相距30m ，波沿x正方向傳播，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)a到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)b恰好經(jīng)過平衡位置，經(jīng)過3 s，波向前傳播30 m ，這時(shí)a經(jīng)過平衡位置，b恰好到達(dá)最高點(diǎn)。下列說法中正確的是：A、這列波的周期可能是2.4 s ；B、這列波的波長可能是24 m；C、這列波的周期可能是3 s ； D、這列波的速度一定是10 m/s 。5、 如圖所示，一列沿x方向傳播的橫波，其振幅是A，波長，某一時(shí)刻波的圖象如所示，在該時(shí)刻，某一質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為（，0），經(jīng)過四分之一周期之后，該質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為：A、，0 ； B、，-A ； C、，A ； D、，A 。6、一列波源的振動頻率為10Hz，它位于x軸上的O點(diǎn)，同時(shí)向左向右傳播橫波，其傳播速度為4m/s，當(dāng)t=0時(shí)，O點(diǎn)在平衡位置向上振動，那么在t=0.1s時(shí)，x軸上波的波形圖象為圖中的：7、已知水面波傳播的速度為v，振動周期為T，如果有一只小船逆著水面波傳播的方向前進(jìn)的速度為2v，那么相鄰兩個(gè)波峰到達(dá)船頭的最短時(shí)間是：A、 ； B、 ； C、T ； D、 。8、一列橫波在直線AB上傳播，t=0時(shí)的波形圖如圖所示，t=3.23s時(shí)，B點(diǎn)正好連續(xù)第5次處于波峰位置，該波的周期可能是：A、0.646 s ； B、 0.680 s ； C、 0.760 s ； D、 0.808 s 。9、甲、乙兩人分乘兩只小船在湖中釣魚，兩船相距24 m，有一列水波從湖面上傳播開來，每只船每分鐘上下振動20次，當(dāng)甲船位于波峰時(shí)，乙船正好處于波谷，這時(shí)兩船之間還有一個(gè)波峰，求水波的波長和波速？10、如圖所示是簡諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖線，若質(zhì)點(diǎn)C經(jīng)過0.01s（小于一個(gè)周期T）時(shí)間，恰好運(yùn)動到C（4，3）的位置，試問：形成這一列波的振源的振幅、振動周期及波的速度各是多少？ 參考答案：1、AC ；2、BD；3、D；4、ABD；5、B；6、B；提示：因?yàn)镺點(diǎn)是波源，波是向兩邊傳播，則圖象應(yīng)該是關(guān)于O點(diǎn)對稱的。7、B；8、ACD；9、16m ，16/3 m/s 析：因?yàn)槊糠昼娦〈舷抡駝?0次，則可知水面波的周期T=3 s ；因?yàn)榧住⒁抑g有一個(gè)波峰，且甲位于波峰時(shí)，乙位于波谷，則