机械波及其图像.ppt

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1、第二节 机械波及其图象,基础知识梳理,一、机械波1定义：机械振动在 中传播，形成了机械波2产生条件：一是要有做机械振动的物体作为；二是要有能够传播机械振动的,介质,波源,介质,基础知识梳理,垂直,基础知识梳理,4机械波的特点(1)机械波传播的是运动形式，介质中质点只在各自的 附近振动，并不随波迁移(2)机械波传播的过程就是 的过程，也是传递信息的过程,平衡位置,能量传递,基础知识梳理,(3)“前带后，后跟前，运动状态向后传”即：各质点都做受迫振动，起振方向由 来决定，并且其振动频率(周期)都 波源的振动频率(周期)，但离波源越远的质点振动越滞后,波源,等于,基础知识梳理,二、描述机械波的物理量

2、1波长：在波动中振动相位总是 的两个相邻质点间的距离用“”表示2频率f：在波动中，介质中各质点的振动频率都是相同的，都等于 的振动频率,相同,波源,基础知识梳理,机械波的传播速度由 决定，与机械波的频率无关,介质,基础知识梳理,三、波的图象1波的图象(1)坐标轴：取质点平衡位置的连线作为x轴，表示质点分布的顺序；取过波源质点的振动方向作为y轴，表示质点,位移,基础知识梳理,(2)意义：在波的 方向上，介质中质点在某一时刻相对各自 的位移(3)形状：正弦(或余弦)图线,平衡位置,传播,基础知识梳理,2.简谐波图象的应用(1)从图象上直接读出波长和振幅(2)可确定任一质点在该时刻的位移(3)可确定

3、任一质点在该时刻的加速度的方向,基础知识梳理,(4)若已知波的传播方向，可确定各质点在该时刻质点的振动方向；若已知某质点的振动方向，可确定该波的传播方向(5)若已知波的传播方向，可画出在t前后的波形沿传播方向平移xvt.,课堂互动讲练,一、对波长、波速及频率概念的理解1对波长的理解(1)在波的传播方向上，两个相邻的振动步调总是相同的质点间的距离(2)质点振动一个周期，波传播的距离,课堂互动讲练,(3)在横波中两个相邻的波峰(或两个相邻的波谷)之间的距离；在纵波中两个相邻的密部(或两个相邻的疏部)之间的距离(4)在简谐横波的波形图线中，一个完整的正(余)弦曲线在横轴所截取的距离,课堂互动讲练,2

4、对波速的理解(1)波在均匀介质中匀速传播，波速就是指波在介质中的传播速度电磁波可以不依靠介质在真空中传播(2)波速的大小完全由介质决定，与波的频率无关(3)在同种介质中，纵波和横波的传播速度是不同的,课堂互动讲练,(4)波速与振速的区别：波速：波源振动几个周期，波形就向(或能量)向外平移的速度在同一种均匀介质中波动的传播是匀速的，与波动频率无关,课堂互动讲练,振速：质点的振动速度波动中各质点都在平衡位置附近做周期性振动，是变速运动，质点并不沿波的传播方向随波迁移,课堂互动讲练,3对频率的理解(1)在波的传播方向上，介质各质点都做受迫振动，其振动是由振源的振动引起的，故各质点的振动频率都等于振源

5、的振动频率(2)当波从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变,课堂互动讲练,1.(2008年高考宁夏卷)下列关于简谐运动和简谐机械波的说法正确的是()A弹簧振子的周期与振幅有关B横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定C在波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度D单位时间内经过媒质中一点的完全波的个数就是这列简谐波的频率,课堂互动讲练,解析：选BD.弹簧振子周期由振子质量和弹簧劲度系数决定与振幅无关，A项错误；波的传播速度由介质决定与波源无关，B项正确；质点的振动速度与波速无关，C项错误；波传播时每振动一次向前传播一个完整的波形，D项正确,课堂互动讲练,二、振动图象与波动图象的比较波

6、的振动图象与波动图象虽然形状相同，但所研究的对象、意义、特点等有所不同所以，要掌握两者的区别，及在某些情况下两者的相互转化,课堂互动讲练,课堂互动讲练,课堂互动讲练,2.(2008年高考江苏卷)一列沿着x轴正方向传播的横波，在t0时刻的波形如图721甲所示图甲中某质点的振动图象如图乙所示质点N的振幅是_m，振动周期为_s，图乙表示质点_(从质点K、L、M、N中选填)的振动图象该波的波速为_m/s.,课堂互动讲练,图721,课堂互动讲练,解析：从甲、乙图可看出波长2.0 m，周期T4 s，振幅A0.8 m；乙图中显示t0时刻该质点处于平衡位置向上振动，甲图波形图中，波向x轴正方向传播，则L质点正

7、在平衡位置向上振动，波速v/T0.5 m/s.答案：0.84L0.5,课堂互动讲练,三、质点振动方向与波传播方向的互判,课堂互动讲练,课堂互动讲练,3简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图722所示，已知此时质点F沿y轴负方向运动，则(),图722,课堂互动讲练,A此波向x轴负方向传播B质点D此时向下运动C质点E的振幅为零D质点B将比C先回到平衡位置解析：选AB.根据F点的振动方向可判断波沿x轴负方向传播，波上任意质点的振幅都相等,课堂互动讲练,四、波的多解性问题造成波动问题多解的主要因素有：1周期性(1)时间周期性：时间间隔t与周期T的关系不明确(2)空间周期性：波传播距离x与波长的关系不明

8、确,课堂互动讲练,2双向性(1)传播方向双向性：波的传播方向不确定(2)振动方向双向性：质点振动方向不确定如：质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能质点由平衡位置开始振动，则起振方向有向上、向下(或向左、向右)两种可能,课堂互动讲练,只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传播的可能只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能等解决此类问题时，往往采用从特殊到一般的思维方法，即找到一个周期内满足条件的特例，在此基础上，如知时间关系，则加nT；如知空间关系，则加n.,课堂互动讲练,3波形的隐含性形成多值解在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于

9、隐含状态这样，波形就有多种情况，形成相关波动问题的多值解,课堂互动讲练,2应用波的图象，要注意波动多解问题一般先考虑波传播的“双向性”，再考虑“周期性”,特别提醒,课堂互动讲练,4.一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点相距4.2 m，b点在a点的右方，一列简谐波沿水平绳向右传播，波速为20 m/s，波长大于2 m某时刻，b点达到波峰位置，而a点正处于平衡位置且向上运动则这列波的周期可能是(),课堂互动讲练,A0.12 sB0.28 sC0.168 s D0.84 s解析：选AB.如图所示，a点向上运动，b点达到波峰且在a点的右方，满足这一条件的关系式为,课堂互动讲练,高频考点例析,(2009年

10、高考上海卷)弹性绳沿x轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当t0时使其开始沿y轴做振幅为8 cm的简谐振动，在t0.25 s时，绳上形成,题型一 波的形成和传播,例1,高频考点例析,如图723所示的波形，则该波的波速为_ cm/s；在t_ s时，位于x245 cm处的质点N恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置,图723,高频考点例析,【答案】202.75,高频考点例析,(2009年高考福建卷)图724甲为一列简谐横波在t0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置为x1 m处的质点，Q是平衡位置为x4 m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则(),题型二 波动图象和振动图象的综合应用,例2,高频考

11、点例析,图724,高频考点例析,At0.15 s时，质点Q的加速度达到正向最大Bt0.15 s时，质点P的运动方向沿y轴负方向C从t0.10 s到t0.25 s，该波沿x轴正方向传播了6 mD从t0.10 s到t0.25 s，质点P通过的路程为30 cm,高频考点例析,【解析】由质点Q的振动图象可知，t0.15 s时，Q正处于最大负位移处，加速度达到正向最大，选项A对；t0.10 s时，Q正处于平衡位置向下运动，故波是向左传播的，所以t0.15 s时，质点P运动方向沿y轴负方向，选项B对；由图象可知，波长,高频考点例析,高频考点例析,【答案】AB,高频考点例析,在图725所示的图象中，实线是一列简谐横波在某一时刻的图象，经过t0.2 s后这列波的图象如图中虚线所示求这列波的波速,题型三 波的多解性,例3,图725,高频考点例析,高频考点例析,高频考点例析,【答案】见解析【方法技巧】波的多解问题主要由两方面引起，一是波的传播方向不确定引起多解，二是波的周期性引起多解，所以处理多解问题既要考虑传播方向问题，又要分析周期性,随堂达标自测,点击进入,课时活页训练,点击进入,