第54講機(jī)械波的描述

1、.第54講機(jī)械波的描繪考情剖析考察內(nèi)容考綱要求考察年份考察詳情才能要求機(jī)械波橫波和縱波橫波的圖象波長(zhǎng)、波速和頻率周期的關(guān)系15年T12B2填空，波長(zhǎng)、波速、頻率和周期的關(guān)系理解17年T12B2填空，波長(zhǎng)、波速、頻率和周期的系理解知識(shí)整合一、機(jī)械波的形成和傳播1概念：_在_中的傳播形成機(jī)械波2條件：1有持續(xù)振動(dòng)的_；2有傳播振動(dòng)的_二、機(jī)械波的分類(lèi)1橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向_的波叫橫波，凸起的最高處叫波峰，凹下的最低處叫波谷2縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向_的波叫縱波，質(zhì)點(diǎn)分布密的部分叫密部，分布疏的部分叫疏部3橫波和縱波的區(qū)別橫波縱波概念在波動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向互相

2、垂直，這種波叫橫波在波動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向互相平行，這種波叫縱波介質(zhì)只有在固體中傳播在固體、液體和氣體中均能傳播，聲波是縱波特征在波動(dòng)中交替、間隔出現(xiàn)波峰和波谷在波動(dòng)中交替、間隔出現(xiàn)密部和疏部三、橫波的圖象1橫波的圖象表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移，波的圖象有時(shí)也稱(chēng)波形圖，簡(jiǎn)稱(chēng)波形如圖2圖象的特點(diǎn)波的圖象：簡(jiǎn)諧波的圖象是_曲線1波的圖象形象直觀地顯示了較為抽象的波動(dòng)規(guī)律波的圖象表示在波的傳播方向上介質(zhì)中大量質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻相對(duì)平衡位置的位移，波動(dòng)圖象一般隨時(shí)間的延續(xù)而變化tkT時(shí)，波形不變，k為整數(shù)2從圖象可獲取的信息有：某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)_振幅A和_假設(shè)波的傳播方向，由圖象可知各質(zhì)點(diǎn)的振

3、動(dòng)方向；假設(shè)某質(zhì)點(diǎn)此時(shí)刻的振動(dòng)方向，由圖象可知波的傳播方向相鄰的波峰、波谷點(diǎn)間的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向_，相鄰平衡位置間以波峰或波谷對(duì)稱(chēng)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向_方法技巧考點(diǎn)1描繪波動(dòng)的物理量名稱(chēng)符號(hào)單位意義備注波長(zhǎng)m沿著波的傳播方向，兩個(gè)相鄰的振動(dòng)情況完全一樣的質(zhì)點(diǎn)的間隔 在一個(gè)周期內(nèi)，波傳播的間隔 等于一個(gè)波長(zhǎng)波速vm/s振動(dòng)傳播的速度波速大小由介質(zhì)決定振幅Am質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移的最大值周期Ts質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng)的時(shí)間頻率fHz1 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)完成全振動(dòng)的次數(shù)數(shù)值大小由波源決定vf【典型例題1】多項(xiàng)選擇在均勻介質(zhì)中坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一波源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其表達(dá)式為y5sint，它在介質(zhì)中形成的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，某時(shí)刻

4、波剛好傳播到x12 m處，波形圖象如下圖，那么 A此后再經(jīng)6 s該波傳播到x24 m處 BM點(diǎn)在此后第3 s末的振動(dòng)方向沿y軸正方向 C波源開(kāi)場(chǎng)振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向 D此后M點(diǎn)第一次到達(dá)y3 m處所需時(shí)間是2 s1.A、B兩列波在某時(shí)刻的波形如下圖，經(jīng)過(guò)tTA時(shí)間TA為波A的周期，兩波再次出現(xiàn)如圖波形，那么兩波的波速之比vAvB不可能是 A13 B12 C21 D31考點(diǎn)2波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的判斷方法波的傳播方向，由圖象可知各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向；假設(shè)某質(zhì)點(diǎn)某時(shí)刻的振動(dòng)方向，由圖象可知波的傳播方向常用方法有：方法1：上下坡法：沿波的傳播方向看，“上坡的質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)；“下坡的質(zhì)點(diǎn)向上振

5、動(dòng)，簡(jiǎn)稱(chēng)“上坡下，下坡上如圖甲所示方法2：同側(cè)法：在波的圖象上某一點(diǎn)，沿縱軸方向畫(huà)出一個(gè)箭頭表示質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，并設(shè)想在同一點(diǎn)沿程度方向畫(huà)個(gè)箭頭表示波的傳播方向，那么這兩個(gè)箭頭總是在曲線的同側(cè)如圖乙所示方法3：平移法：將波沿波的傳播方向做微小移動(dòng)，xvt<，如圖丙中虛線所示，那么可斷定P點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)了如圖丙所示方法4：帶動(dòng)法：由波的形成傳播原理可知，后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)總是重復(fù)先振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，且波總是由前面先振動(dòng)的點(diǎn)向后面振動(dòng)的點(diǎn)傳播的，即前帶動(dòng)后如圖丁所示甲乙丙丁【典型例題2】多項(xiàng)選擇一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，圖甲是波傳播到x5 m的質(zhì)點(diǎn)M時(shí)的波形圖，圖乙是質(zhì)點(diǎn)Nx3 m從此時(shí)刻開(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)

6、的振動(dòng)圖象，Q是位于x10 m處的質(zhì)點(diǎn)，那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是甲乙 A這列波的波長(zhǎng)是4 m B這列波的傳播速度是1.25 m/s CM點(diǎn)以后的各質(zhì)點(diǎn)開(kāi)場(chǎng)振動(dòng)時(shí)的方向都沿y方向 D從此時(shí)刻開(kāi)場(chǎng)經(jīng)過(guò)8 s，質(zhì)點(diǎn)Q第一次到達(dá)波峰2.16年蘇北四市三模如圖甲所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，t0.2 s時(shí)剛好傳播到x14 m處，波源在坐標(biāo)原點(diǎn)，其振動(dòng)圖象如圖乙所示，那么這列波的波速為_(kāi)m/s.從圖甲所示時(shí)刻起，再經(jīng)_s，x242 m處的質(zhì)點(diǎn)P第一次處于波峰 甲乙考點(diǎn)3波的圖象多解問(wèn)題分析1波的圖象的周期性形成多解機(jī)械波在一個(gè)周期內(nèi)不同時(shí)刻圖象的形狀是不同的，但在相隔時(shí)間為周期整數(shù)倍的不同時(shí)刻圖象的

7、形狀那么是一樣的機(jī)械波的這種周期性必然導(dǎo)致波的傳播間隔 、時(shí)間和速度等物理量有多值與之對(duì)應(yīng)2一般規(guī)律總結(jié)由于波動(dòng)問(wèn)題多解性的出現(xiàn)，導(dǎo)致了求解波動(dòng)問(wèn)題的復(fù)雜性，最容易失誤的往往就是漏解鑒于以上原因，在解決波的問(wèn)題時(shí)，一定要考慮其所有可能性，尤其是對(duì)題設(shè)條件模糊、沒(méi)有明確說(shuō)明的物理量，一定要設(shè)法考慮其所有的可能性1說(shuō)質(zhì)點(diǎn)到達(dá)最大位移時(shí)，那么有正方向和負(fù)方向最大位移兩種可能；2質(zhì)點(diǎn)由平衡位置開(kāi)場(chǎng)振動(dòng)，那么有起振方向相反的兩種可能；3只給出兩時(shí)刻的波形，那么有屢次重復(fù)出現(xiàn)的可能等總之，波的問(wèn)題要建立多解意識(shí)，只要有了多解意識(shí)，再加上對(duì)題意的仔細(xì)分析，一定能得出全部的解【典型例題3】16年南通、泰州、揚(yáng)

8、州、淮安二模如下圖，在xOy平面內(nèi)有一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，頻率為2.5 Hz，在t0時(shí)，xP2 m的P點(diǎn)位于平衡位置，速度沿y方向；xQ6 m的Q點(diǎn)位于平衡位置下方最大位移處，求：1質(zhì)點(diǎn)P第一次有y方向最大加速度需經(jīng)過(guò)的時(shí)間t；2波的傳播速度v.當(dāng)堂檢測(cè)1.沿x軸正向傳播的一列簡(jiǎn)諧橫波在t0時(shí)刻的波形如下圖，P為介質(zhì)中的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，該波的傳播速度為2.5 m/s，那么t0.8 s時(shí)第1題圖 A質(zhì)點(diǎn)P相對(duì)平衡位置的位移為正值 B質(zhì)點(diǎn)P的速度方向與相對(duì)平衡位置的位移方向一樣 C質(zhì)點(diǎn)P的速度方向與加速度的方向一樣 D質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向與相對(duì)平衡位置的位移方向相反2一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播

9、，O為波源，如下圖是波源開(kāi)場(chǎng)振動(dòng)后0.1 s時(shí)的波形圖，那么以下判斷正確的選項(xiàng)是第2題圖 A這列波的周期為0.4 s，振幅為20 cm B這列波的波速為40 m/s，波長(zhǎng)為4 m C再經(jīng)過(guò)0.15 s，x6 m處質(zhì)點(diǎn)的位置坐標(biāo)為x6 m，y0 cm D再經(jīng)過(guò)0.55 s，x24 m處的質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波谷3多項(xiàng)選擇圖甲為一列橫波在t0時(shí)的波動(dòng)圖象，圖乙為該波中x2 m處質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖象，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是第3題圖 A波速為4 m/s B波沿x軸負(fù)方向傳播 Ct0.5 s，P點(diǎn)的動(dòng)能最大 D從t0到t2.5 s，P點(diǎn)振動(dòng)路程為1.8 cm4如下圖，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，從波傳到x5 m的

10、M點(diǎn)時(shí)開(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)，P點(diǎn)的振動(dòng)周期為0.4 s，下面說(shuō)法中不正確的選項(xiàng)是第4題圖 A這列波的波長(zhǎng)是4 m B這列波的傳播速度是10 m/s C質(zhì)點(diǎn)Qx9 m經(jīng)過(guò)0.5 s才第一次到達(dá)波峰 DM點(diǎn)右邊各質(zhì)點(diǎn)開(kāi)場(chǎng)振動(dòng)時(shí)的方向都是向下5如下圖是一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t0時(shí)刻的波形圖，波的傳播速度v2 m/s.試答復(fù)以下問(wèn)題：寫(xiě)出x0.5 m處的質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式：_cm；第5題圖x0.5 m處質(zhì)點(diǎn)在05.5 s內(nèi)通過(guò)的路程為_(kāi)cm.第54講機(jī)械波的描繪知識(shí)整合根底自測(cè)一、1.機(jī)械振動(dòng)介質(zhì)2.波源介質(zhì)二、1.垂直2.在同一直線上三、2.正弦或余弦2位移波長(zhǎng)一樣相反方法技巧·典型例題

11、1· AB【解析】波的周期T4 s，波長(zhǎng)8 m，波速v2 m/s，那么再經(jīng)過(guò)6 s，波傳播的間隔 為xvt12 m，故該波傳到x24 m處，選項(xiàng)A正確；M點(diǎn)在此時(shí)振動(dòng)方向向下，那么第3秒末，即經(jīng)過(guò)了0.75T，該點(diǎn)的振動(dòng)方向沿y軸正向，選項(xiàng)B正確；因波傳到x12 m處時(shí)，質(zhì)點(diǎn)向y軸正向振動(dòng)，故波源開(kāi)場(chǎng)振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；題圖中M點(diǎn)振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，M點(diǎn)第一次到達(dá)y3 m位置所需要的時(shí)間小于半個(gè)周期，即小于2 s，選項(xiàng)D錯(cuò)誤·變式訓(xùn)練1·D【解析】由圖可知：Aa，Ba，根據(jù)題意周期關(guān)系為：tTA，tnTBn1、2、3所以有：vA，vBn1、

12、2、3故有：n1、2、3，應(yīng)選項(xiàng)D不可能·典型例題2·ACD【解析】由波形圖可知，這列波的波長(zhǎng)是4 m，選項(xiàng)A正確；這列波的傳播速度是v m/s1 m/s，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因M點(diǎn)起振的方向是y方向，那么M點(diǎn)以后的各質(zhì)點(diǎn)開(kāi)場(chǎng)振動(dòng)時(shí)的方向都沿y方向，選項(xiàng)C正確；x2 m處的波峰傳到Q點(diǎn)的時(shí)間t s8 s，故從此時(shí)刻開(kāi)場(chǎng)經(jīng)過(guò)8 s，質(zhì)點(diǎn)Q第一次到達(dá)波峰，選項(xiàng)D正確；應(yīng)選ACD.·變式訓(xùn)練2·202【解析】由圖可知該波的波長(zhǎng)8 m，該波的周期T0.4 s，所以波速v20 m/s，當(dāng)圖中的波峰傳到P點(diǎn)時(shí)t s2 s.·典型例題3·10.1 s2 m

13、/sn0，1，2，【解析】1P質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)，到達(dá)負(fù)向最大位移，此刻有y方向最大加速度波的周期T0.4 s所以t0.1 s2PQ兩點(diǎn)間間隔 xPQn0，1，2，波長(zhǎng) mn0，1，2，波速vf m/sn0，1，2，當(dāng)堂檢測(cè)1D【解析】由波形圖可知波長(zhǎng)為4 m，周期T1.6 s，t0.8 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P相對(duì)平衡位置的位移為負(fù)值，質(zhì)點(diǎn)P的速度方向與相對(duì)平衡位置的位移方向相反，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B錯(cuò)誤；t0.8 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的速度方向與加速度方向相反，質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向與相對(duì)平衡位置的位移方向相反，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確2C【解析】此題考察機(jī)械波的相關(guān)問(wèn)題，意在考察學(xué)生對(duì)波形圖的理解才能觀察振動(dòng)0.1 s時(shí)的波形圖可知

14、周期為0.2 s，波長(zhǎng)為8 m，振幅為10 cm，可算出波速為40 m/s，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；再經(jīng)過(guò)0.15 s，波繼續(xù)向前傳播四分之三個(gè)周期，x6 m處的質(zhì)點(diǎn)正經(jīng)過(guò)平衡位置向下振動(dòng)，選項(xiàng)C正確.0.1 s時(shí)的波峰在2 m處，x24 m處的質(zhì)點(diǎn)離它有22 m，這個(gè)波峰傳播到x24 m處所需的時(shí)間為ts0.55 s，選項(xiàng)D錯(cuò)誤3AC【解析】由波動(dòng)圖象讀出波長(zhǎng)4 m，由振動(dòng)圖象讀出周期T1 s，那么波速v4 m/s，故A正確；由振動(dòng)圖象上t0時(shí)刻讀出P點(diǎn)的速度方向沿y軸正方向，那么由波動(dòng)圖象判斷出波沿x軸正方向傳播，故B錯(cuò)誤；t0.5 s，P點(diǎn)到達(dá)平衡位置，速度最大，動(dòng)能最大，故C正確；t2.5 s2.5T，P點(diǎn)振動(dòng)路程為s2.5×4 A 10×0.2 cm2 cm，故D錯(cuò)誤4C【解析】由圖象可知這列波的波長(zhǎng)是4 m，故