波的形成和描述

關(guān)于波的形成和描述第1頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三第2頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三一.波的形成和傳播第3頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三第4頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三第5頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三第6頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三1.橫波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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(xiàn)的波峰和波谷.第7頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三縱波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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(xiàn)的密部和疏部.第8頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向平行的波。傳播方向縱波是靠介質(zhì)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(lái)進(jìn)行研究。2.縱波第9頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三三.波的描述第10頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三第11頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三波長(zhǎng)波的周期和頻率波速OyAA-第12頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三對(duì)波長(zhǎng)的理解(1)在波的傳播方向上，兩個(gè)相鄰的、振動(dòng)步調(diào)總是相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離．(2)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周期，波傳播的距離．(3)在橫波中兩個(gè)相鄰的波峰(或兩個(gè)相鄰的波谷)之間的距離；在縱波中兩個(gè)相鄰的密部(或兩個(gè)相鄰的疏部)之間的距離．(4)波長(zhǎng)反映了機(jī)械波在傳播過(guò)程中的空間周期性．第13頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三第14頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三關(guān)于機(jī)械波的頻率(1)在波的傳播過(guò)程中，介質(zhì)中的各質(zhì)點(diǎn)均做受迫振動(dòng)，各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率都等于波源的振動(dòng)頻率．(2)當(dāng)波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時(shí)，波的頻率保持不變．第15頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三第16頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三對(duì)波速的理解(1)波在均勻介質(zhì)中勻速傳播，波速就是指波在介質(zhì)中的傳播速度．(2)波速的大小完全由介質(zhì)和波的性質(zhì)決定，與波的頻率無(wú)關(guān)．(3)在同種介質(zhì)中，縱波和橫波的傳播速度是不同的．同一類機(jī)械波在同一種均勻介質(zhì)中傳播的速度相同．第17頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三

波速與振動(dòng)速度不同，波速是介質(zhì)中波的傳播速度，振動(dòng)速度是指質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度，波動(dòng)中各質(zhì)點(diǎn)都在平衡位置附近做變速運(yùn)動(dòng)，而波在均勻介質(zhì)中是勻速傳播．第18頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三1．振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象的比較兩種圖象比較內(nèi)容振動(dòng)圖象波的圖象研究對(duì)象一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿波傳播方向上的所有質(zhì)點(diǎn)圖象意義一質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間變化規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移第19頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三兩種圖象比較內(nèi)容振動(dòng)圖象波的圖象圖象特點(diǎn)圖象信息(1)振動(dòng)周期(2)振幅(3)各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位移、速度、加速度(包括大小、方向)(1)波長(zhǎng)、振幅(2)任意一質(zhì)點(diǎn)此刻的位移(3)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻加速度方向第20頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三兩種圖象比較內(nèi)容振動(dòng)圖象波的圖象圖象變化隨時(shí)間推移圖象延續(xù)，但原有形狀不變隨時(shí)間推移圖象沿傳播方向平移一完整曲線對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo)一個(gè)周期一個(gè)波長(zhǎng)第21頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三第22頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三1．機(jī)械波在給定的介質(zhì)中傳播時(shí)，下列說(shuō)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(gè)周期內(nèi)，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)走過(guò)的路程等于一個(gè)

波長(zhǎng)D．振動(dòng)的頻率越高，則波傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離所用

的時(shí)間越短第23頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三解析：波的傳播速度由介質(zhì)決定，故A、B錯(cuò)誤．在一個(gè)周期內(nèi)，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)只是在自己的平衡位置附近上下振動(dòng)，路程為4A，C錯(cuò)．由于在給定的介質(zhì)中，故波速一定，由v＝λf可知D正確．答案：D第24頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三2．波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的確定(1)第25頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三2．簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播，某時(shí)刻的波形如圖7－2－1所示，已知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)F沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，則(

)A．此波向x軸負(fù)方向傳播

B．質(zhì)點(diǎn)D此時(shí)向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)C．質(zhì)點(diǎn)E的振幅為零D．質(zhì)點(diǎn)B將比C先回到平衡位置第26頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三解析：根據(jù)F點(diǎn)的振動(dòng)方向可判斷波沿x軸負(fù)方向傳播，波上任意質(zhì)點(diǎn)的振幅都相等．答案：AB第27頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三1．傳播方向不確定出現(xiàn)多解波總是由波源出發(fā)，并由近及遠(yuǎn)地向前傳播．波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況可以根據(jù)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(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，則需要分情況進(jìn)行討論，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)多解現(xiàn)象．第28頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三2．兩質(zhì)點(diǎn)間位置關(guān)系不確定出現(xiàn)多解在波的傳播方向上，如果兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離不確定或相位之間關(guān)系不確定，就會(huì)形成多解，而不能聯(lián)想到所有可能的情況，就會(huì)出現(xiàn)漏解．做這類題時(shí)，應(yīng)根據(jù)題意在兩質(zhì)點(diǎn)間先畫(huà)出最短的波形圖，然后再分別分析．第29頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三3．傳播距離與波長(zhǎng)關(guān)系不確定出現(xiàn)多解在波的傳播方向上，相隔一個(gè)波長(zhǎng)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的步調(diào)是完全相同的；但如果題目中沒(méi)有給定波的傳播距離Δx與波長(zhǎng)λ之間的大小關(guān)系，就會(huì)出現(xiàn)多解現(xiàn)象．第30頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三4．時(shí)間間隔與周期關(guān)系不確定出現(xiàn)多解在波向前傳播的過(guò)程中，質(zhì)點(diǎn)在各自平衡位置兩側(cè)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．由于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)具有周期性而出現(xiàn)多解．即若某一時(shí)刻t各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)形成一波形，經(jīng)過(guò)時(shí)間Δt＝nT(n＝0,1,2，…)，各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)將回到原來(lái)狀態(tài)，則t＋Δt＝t＋nT時(shí)刻的波形與t時(shí)刻的波形重合．第31頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三解決波動(dòng)圖象中的多解問(wèn)題，首先分析出造成多解的原因，然后抓住質(zhì)點(diǎn)周期性運(yùn)動(dòng)及其與波的傳播之間的聯(lián)系，靈活運(yùn)用周期個(gè)數(shù)表示波的傳播時(shí)間，用波長(zhǎng)個(gè)數(shù)表示波的傳播距離．第32頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三3．一根張緊的水平彈性長(zhǎng)繩上的a、b兩點(diǎn)相距4.2m，b點(diǎn)在a點(diǎn)的右方，一列簡(jiǎn)諧波沿水平繩向右傳播，波速為20m/s，波長(zhǎng)大于2m．某時(shí)刻，b點(diǎn)達(dá)到波峰位置，而a點(diǎn)正處于平衡位置且向上運(yùn)動(dòng)．則這列波的周期可能是 (

)A．0.12s

B．0.28sC．0.168s D．0.84s第33頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三解析：如圖所示，a點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，b點(diǎn)達(dá)到波峰且在a點(diǎn)的右方，滿足這一條件的關(guān)系式為第34頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三Δx＝(n＋)λ則λ＝m.當(dāng)n＝0時(shí)，λ1＝5.6m，當(dāng)n＝1時(shí)，λ2＝2.4m，波長(zhǎng)只有這兩個(gè)數(shù)值能滿足波長(zhǎng)大于2m的條件．由T＝，解得T1＝0.28s，T2＝0.12s.答案：AB第35頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三第36頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三(2009·四川高考)如圖7－2－2所示為一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，實(shí)線為t＝0時(shí)刻的波形圖，虛線為t＝0.6s時(shí)的波形圖，波的周期T>0.6s，則(

)第37頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三A．波的周期為2.4sB．在t＝0.9s時(shí)，P點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)C．經(jīng)過(guò)0.4s，P點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程為4mD．在t＝0.5s時(shí)，Q點(diǎn)到達(dá)波峰位置第38頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三[思路點(diǎn)撥]

解答該題應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)由實(shí)線波至虛線波所需時(shí)間．(2)t＝0.5s及t＝0.9s時(shí)的波形．(3)振動(dòng)方向的判斷方法，“上坡下，下坡上”．第39頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三[課堂筆記](méi)

波向x軸負(fù)向傳播，T＞0.6s，由波形圖可知

λ＝Δx，用時(shí)間t＝0.6s＝T，T＝0.8s，A錯(cuò)．t＝0.9s＝T＋0.1s，P點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)．經(jīng)0.4s，P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)半個(gè)周期，經(jīng)過(guò)的路程為0.4m，C錯(cuò)．t＝0時(shí)x＝10m處質(zhì)點(diǎn)處在波峰，經(jīng)0.5s，波峰向左傳Δx′＝5m，即Q點(diǎn)到達(dá)波峰位置，故D正確．[答案]

D第40頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向互判問(wèn)題有較多的方法，如“特殊點(diǎn)法”、“上下坡法”、“微平移法”等，不論哪種方法，深刻理解波的產(chǎn)生和傳播過(guò)程是熟練應(yīng)用的基礎(chǔ)和關(guān)鍵.第41頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三圖7－2－3甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，圖7－2－3乙為質(zhì)點(diǎn)P以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的振動(dòng)圖象，從該時(shí)刻起 (

)第42頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三第43頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三A．經(jīng)過(guò)0.35s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點(diǎn)P距平衡位置的距離B．經(jīng)過(guò)0.25s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的加速度大于質(zhì)點(diǎn)P的加速度C．經(jīng)過(guò)0.15s時(shí)，波沿x軸的正方向傳播了3mD．經(jīng)過(guò)0.1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向第44頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三[思路點(diǎn)撥]

(1)首先識(shí)別哪一個(gè)是波動(dòng)圖象，哪一個(gè)是振動(dòng)圖象，兩者間的聯(lián)系紐帶是周期與振幅．(2)再?gòu)恼駝?dòng)圖象中找出某一質(zhì)點(diǎn)在波動(dòng)圖象中的那一時(shí)刻的振動(dòng)方向，然后再確定波的傳播方向及其他問(wèn)題．第45頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三[課堂筆記](méi)

t＝0時(shí)刻從乙圖可知甲圖中P點(diǎn)振動(dòng)方向沿y軸負(fù)向，所以甲圖中波沿x軸正方向傳播，甲圖中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期相同，均為0.2s；經(jīng)過(guò)0.35s即7/4個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)P位于正的最大位移(即波峰)，而質(zhì)點(diǎn)Q正離開(kāi)平衡位置向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，位移還未達(dá)到最大值，故A正確；經(jīng)過(guò)0.25s即5/4個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)P處于負(fù)向最大位移，而質(zhì)點(diǎn)Q的位移未達(dá)到最大值，加速度與位移大小成正比，故B錯(cuò)；根據(jù)波速公式v＝＝20m/s，根據(jù)s＝vt可知C正確；經(jīng)過(guò)0.1s即1/2個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，故D錯(cuò)．[答案]

AC第46頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三解決此類題的關(guān)鍵是搞清振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象的區(qū)別與聯(lián)系.第47頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三

(2008·天津高考)如圖7－2－4所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線由a向b傳播，相距10.5m的a、b兩處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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(zhǎng)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(shí)7s第48頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三[思路點(diǎn)撥]

第49頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三[課堂筆記](méi)

由振動(dòng)圖象知該波的振幅應(yīng)為10cm，A錯(cuò)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(jù)k的取值，波長(zhǎng)不能為8.4m，B錯(cuò)誤；由振動(dòng)圖象知周期T＝4s，波速v＝(k＝0,1,2，…)，根據(jù)k的取值，波速不能為10.5m/s，C錯(cuò)誤；該波由a傳播到b用時(shí)t＝＝4k＋3(k＝0,1,2，…)，根據(jù)k的取值知，選項(xiàng)D正確．[答案]

D第50頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三(1)波的多解問(wèn)題是高考中的熱點(diǎn)，分析多解問(wèn)題的關(guān)鍵是明確形成多解的可能情況．(2)波的多解問(wèn)題的解法比較靈活，主要從以下三個(gè)方面考慮．①波傳播的距離和波長(zhǎng)關(guān)系；②傳播時(shí)間與周期關(guān)系；③波傳播的方向．第51頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三第52頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三1．(2009·重慶高考)同一音叉發(fā)出的聲波同時(shí)在水和空氣中傳播，某時(shí)刻的波形曲線如圖7－2－5所示．以下說(shuō)法正確的是 (

)第53頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三A．聲波在水中波長(zhǎng)較大，b是水中聲波的波形曲線B．聲波在空氣中波長(zhǎng)較大，b是空氣中聲波的波形曲線C．水中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率較高，a是水中聲波的波形曲線D．空氣中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率較高，a是空氣中聲波的波形曲線第54頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三解析：波的頻率取決于波源的振動(dòng)頻率，與介質(zhì)無(wú)關(guān)，故同一音叉發(fā)出的聲波在水中與在空氣中傳播時(shí)頻率相同．但機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度只取決于介質(zhì)性質(zhì)，與波的頻率無(wú)關(guān)．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(yīng)在水中的波長(zhǎng)較大，對(duì)應(yīng)于題圖中波形曲線b，故只有A正確．答案：A第55頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三2．(2010·石家莊模擬)汶川地震主要是印度洋板塊的移動(dòng)擠壓，造成板塊緩慢積累的能量突然釋放而引起的強(qiáng)烈振動(dòng)．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(cè)臺(tái)T記錄到的地震曲線如圖7－2－6所示，在曲線上測(cè)得P波與S波的時(shí)間差為8s．下列說(shuō)法正確的是 (

)第56頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三A．a(chǎn)處的波形是P波，c處的波形是L波B．a(chǎn)處的波形是L波，c處的波形是P波C．觀測(cè)臺(tái)T到震源的距離約是43.2kmD．觀測(cè)臺(tái)T到震源的距離約是66km第57頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三解析：考查機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波．從地震波的三種波速可看出P波速度最大，最先到達(dá)地震觀測(cè)臺(tái)，L波速度最小，最后到達(dá)觀測(cè)臺(tái)，故A對(duì)B錯(cuò)；地震震源到觀測(cè)臺(tái)的距離s＝vPt＝vS(t＋8)，解得s＝66km，C錯(cuò)D對(duì)．答案：AD第58頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三3．(2010·鎮(zhèn)海模擬)一列簡(jiǎn)諧波某時(shí)刻的波形如圖7－2－7甲所示，圖乙為該波在傳播的介質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)此后一段時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)圖象，則 (

)第59頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三A．若波沿x軸正方向傳播，圖乙為a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象B．若波沿x軸正方向傳播，圖乙為b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象C．若波沿x軸負(fù)方向傳播，圖乙為c質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象D．若波沿x軸負(fù)方向傳播，圖乙為d質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象第60頁(yè)，講稿共67頁(yè)，2023年5月2日，星期三解析：由圖乙知，開(kāi)始時(shí)質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置，故A、C錯(cuò)；質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)向y軸正方向運(yùn)動(dòng)．若波沿x軸正方向傳播，b沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，d沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，故B正確；若波沿x軸負(fù)方向傳播，b沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，d沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，故D正確，所以選B、D.答案：B