機械波案例分析 課件 -2023-2024學年高二上學期物理滬教版（2019）選擇性必修第一冊

第三章機械波3.機械波案例分析新課引入地震發(fā)生時，震源區(qū)的介質發(fā)生急速的破裂和運動，這種擾動構成一個波源。由于地球介質的連續(xù)性，這種波動就向地球內部及表層各處傳播開去，形成了連續(xù)介質中的彈性波。用波長、頻率、波速關系解決問題一地震是一種破壞性極大的自然災害，它源于地殼內巖層的突然破裂。巖石發(fā)生破裂的地方叫做震源，它一般在地表下幾千米到幾百千米。震源正上方地表處叫做震中。設地震波縱波（P波）的波速vp=9.9km/s、橫波（S波）的波速vs=4.5km/s，表面波L波的波速vL＜vs。（1）如圖所示，位于震中的實驗室內有擺A和擺B，地震發(fā)生時，最先擺動的是哪一個擺？（2）該實驗室的地震觀測儀記錄到地震圖像如圖所示，由圖推斷，a、b、c三種波形各對應于哪種地震波？（3）若通過圖像測得P波與S波到達地震觀測儀的時間差為7.5s，則該地震觀測儀距震源多遠？案例分析1解析：（1）最先振動的是B擺，縱波速度最快，縱波使B擺最先劇烈上下振動．（2）根據(jù)波速大小可推知，a處的波形對應的是速度最快的P波(縱波)，b處的波形對應的是速度較快的S波(橫波)，c處的波形對應的是速度較慢的L波(面波)．（3）假設地震觀測儀與震源的距離為s，振動圖像與波的圖像二如圖甲、乙兩個圖像，哪一個是波的圖像，哪一個是波源的振動圖像？你能根據(jù)兩個圖像提供的信息，計算出周期、波長和波速嗎？案例分析2解析：（1）根據(jù)圖像中的橫坐標，可知甲是波的圖像，乙是振動圖像．（2）根據(jù)甲圖可知波長為4m，由乙圖可知波源振動周期為2s．（3）根據(jù)，可知v=2m/s．質點振動方向與波傳播方向的互判三方法1：帶動法——先振動的質點帶動鄰近的后振動的質點，在質點P靠近波源一方附近的圖像上另找一點P′，若P′在P點上方，則P向上振動，若P′在下方，則P向下振動。P向上運動P向下運動方法2：上下坡法——沿波的傳播方向看去，“上坡”處的質點向下振動；“下坡”處的質點向上振動，簡稱“上坡下、下坡上”。方法3：微平移法——實線為t時刻的波形，作出微小時間（＜T/4）后的波形如圖虛線所示。由圖可知t時刻質點P1（P2）位置經(jīng)后運動到P1′（P2′）處，這樣就可以確定質點的振動方向了。三波的圖像的應用求波在任意時刻的波形圖案例分析3畫出再經(jīng)t=T/4時刻的波形圖x/my/m01234vx/my/m01234v．P．P′．Q．Q′特殊點法：先找出兩點（平衡位置和波峰及波谷特殊點）并確定其運動方向；然后確定經(jīng)△t時間內這兩點所達到的位置；最后按正弦規(guī)律畫出新的波形。x/my/m01234vx/my/m01234v圖像平移法：經(jīng)過時間，波在傳播方向移動的距離，因此，把圖象沿傳播方向平移即得到相對應的圖象.

例1.

（多選）一列橫波在某時刻的波形圖像如圖所示，此時質點F

的運動方向向下，則下列說法正確的是(

)A．波水平向左傳播B．質點H

與質點F

的運動方向相同C．質點C

比質點B

先回到平衡位置D．此時刻質點C

的加速度為零E．質點D與質點F

的運動方向相同ACE典例解析：（1）由于質點F

要追隨和它鄰近的并且離波源稍近的質點運動，又知道質點F

的運動方向是向下的，故波是向左傳播的，所以選項A正確；（2）據(jù)波的傳播方向可知質點H

的運動方向是向上的，所以選項B錯誤。v（3）用同樣的方法可以判斷出質點C

要向下運動直接回到平衡位置，而質點B則先向上運動到達最大位移處后，再返回平衡位置，這樣質點C

要比質點B先回到平衡位置，故選項C正確；（4）質點C此時處在最大位移處，其加速度最大，所以選項D是錯誤的；（5）同理分析得質點D與F的運動方向相同，故選項E正確。v例2.某橫波在介質中沿x軸傳播，圖甲為t=0.25s時的波形圖，圖乙為P（x=1.5m處的質點）的振動圖象，那么下列說法不正確的是（）A.該波向右傳播，波速為2m/sB.質點L與質點N的運動方向總相反C.t=0.75s時，質點M處于平衡位置，

并正在向正方向運動D.t=1.25s時，質點K向右運動了2mD解析：從振動圖像可知，t=0.25s時，P點振動方向向上，所以波向右傳播。由波的圖像可知，波長4m，周期2s，則波速為2m/s，故A正確；由波的圖像，質點L與N平衡位置相距半個波長，所以振動情況總是相反，故B正確；t=0.75s，即甲圖所示波形再經(jīng)四分之一周期，M處于平衡位置并正向正方向運動，C項正確；質點K在平衡位置附近振動，并不隨波遷移，D項錯誤。一、波長、波速、周期的關系二、波的圖像和振動圖像課堂小結1.

（多選）如圖是一列簡諧橫波某時刻波的圖像，Q、P、N

是波的傳播方向上的三個質點，此時刻三個質點到各自平衡位置的距離相等，并且質點P

正加速運動，則(

)A.此時刻，質點Q

正加速運動B.此時刻，質點N

正加速運動C.再過半個周期，質點Q

正加速運動D.再過半個周期，質點N正加速運動練習BD

解析：因為題圖所示時刻質點P正在加速運動，即向下運動靠近平衡位置，根據(jù)“上下坡”法判斷可知波向左傳播，此時Q

向上運動，處于減速狀態(tài)；N

向上運動，處于加速狀態(tài)，A錯誤，B正確；再過半個周期，Q向下運動，處于減速狀態(tài)，N

向下運動，處于加速狀態(tài)，C錯誤，D正確。2.一列簡諧波沿x軸正方向傳播，在t＝0時波形如圖所示，已知波速為10m/s.則t＝0.1s時正確的波形應是選項中的(

)C

解析:因為波的波長為4m，波速為10m/s，故周期為0.4s，當t=0.1s時正好經(jīng)過了四分之一周期，即x=0處的質點向下移動到平衡位置，x=1m處的質點向上振動到最大位移處，x=2m處的質點振動到平衡位置，故C選項正確。3.湖面上停放甲、乙兩條船，它們相距30m，一列水波正在湖面上沿船連線方向傳播，觀察到甲船從開始振動的1min內上下浮動30次，而乙船在這個時間內上下浮動28次。求：（1）這列波的周期；（2）水波在水面上傳播的速度。解析:（1）甲船從開始振動的