1、高中物理高中物理选修选修3-4鲁教版鲁教版第第2章机械波章机械波第第1讲波的形成和描述讲波的形成和描述 目标定位1.理解机械波的形成过程和产生条件，知道波的分类及横波和纵波的概念，明确机械波传播的特点.2.知道波的图象，能从中获取波长、振幅、质点运动方向或波的传播方向等信息.3.能区别振动图象和波动图象.4.知道波长、周期、频率和波速的概念，会用vf进行有关计算.5.掌握波在传播过程中的周期性和双向性特点 一、波的形成与传播 1介质：绳子、水、空气、地壳等传播 的物质 2机械波：在介质中的传播称为机械波，简称波 3波的形成：前一质点的振动总是要 后一个质点振动，依次带动下去，也就由发生区域向远
2、处传播，从而形成了波 4机械波是 这种运动形式的传播，介质本身 沿着波的传播方向迁移 5波也是传递 的一种方式波波机械振动机械振动带动带动振动振动机械振动机械振动不会不会能量能量 二、波的分类 1根据质点的振动方向和波的传播方向之间的关系，可以把机械波分为 和 两类 2横波(1)定义：质点的振动方向与波的传播方向 的波(2)描述波峰：凸起的 处波谷：凹下的 处横波横波纵波纵波垂直垂直最高最高最低最低 3纵波(1)定义：质点的振动方向与波的传播方向在 上的波(2)描述密部：质点分布最 的地方疏部：质点分布最 的地方同一直线同一直线密密疏疏 三、波的描述 1波的图象描述(1)波的图象：用横坐标x表
3、示波传播方向上各个质点的 ，用纵坐标y表示各个质点离开平衡位置的 ，规定位移方向向上为正值在坐标平面内，以 时刻 质点的x、y值描出各对应点，再把这些点用光滑的曲线连接起来，就得到该时刻波的图象，也称波形曲线或波形平衡平衡位置位置位移位移某一某一各个各个(2)简谐波 定义：如果介质中各个质点做 运动，它所形成的波就是一种最基本、最简单的波，叫做简谐波 波形：正弦或(或余弦)曲线简谐简谐相同相同时间时间相同相同波源波源每秒每秒相邻相邻介质介质 f 想一想波速就是振动速度吗？答案不是波速是振动形式匀速向外传播的速度，始终沿传播方向，在同一介质中波速不变；振动速度是指质点在平衡位置附近振动的速度，大
4、小和方向都随时间做周期性变化.一、波的形成和传播 1波的形成传播波的物质，如水、绳、空气等，可以分成许多小部分，每一小部分都可以看作质点当其中一个质点振动时，由于质点间的相互作用，就带动相邻的质点振动起来，该质点又带动后面的质点振动起来，这样振动的状态就传播出去，形成了机械波(3)机械振动在介质中的传播形成机械波，所以有机械波，一定有机械振动；但有机械振动，不一定有机械波(4)波传播的只是振动形式，介质中的每个质点只在自己平衡位置附近振动，并不随波迁移【例1】下列关于机械波的说法中，正确的是()A各质点都在各自的平衡位置附近振动B相邻质点间必有相互作用力C前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动
5、，后一质点的振动必定落后于前一质点D各质点随波的传播而迁移E离波源越远，质点的振动频率越小 解析振源依靠介质中各相邻质点间的相互作用力使周围的质点依次振动起来，且后一质点的振动必定落后于前一质点，选项B、C正确；质点只在它们各自的平衡位置附近做受迫振动，它们振动的频率均与波源的频率相同，选项A正确，E错误；波在传播过程各质点不随波迁移，选项D错误 答案ABC 二、波长、频率、周期、波速 1周期和频率：只取决于波源，波的周期和频率就是指波源的周期和频率，与v、无任何关系 2速度v：决定于介质的性质，同一种均匀介质，波在其中传播的速度恒定【例2】关于机械波的频率、波速、波长，下列说法正确的是()A
6、两个相邻的均处于平衡位置的质点间的距离为一个波长B波的频率等于波源的振动频率C波速等于波源的振动速度D波由一种介质进入另一种介质，波速和波长都要改变 借题发挥波长的定义中要强调“总是相同”的理解；波的频率等于波源的振动频率；波速由介质决定；波长由波源和介质共同决定 三、波的图象的理解和应用 由波的图象可获取的信息 1直接读出波长，若已知波速，可计算出周期、频率，或已知周期、频率可计算出波速 2直接读出该时刻各质点的位移，间接判断回复力、加速度等情况 3介质中各质点的振幅 4已知波的传播方向，可判断质点的振动方向常用方法有：(1)带动法：原理：先振动的质点带动邻近的后振动质点方法：在质点P靠近波
7、源一方附近的图象上另找一点P，若P在P上方，则P向上运动，若P在P下方，则P向下运动如图211所示 图211(2)上、下坡法：如图212所示，沿波的传播方向看，“上坡”的质点向下振动，如D、E、F；“下坡”的质点向上振动，如A、B、C，简称“上坡下振，下坡上振”图212(3)同侧法：质点的振动方向与波的传播方向在波的图象的同一侧，如图213所示 图213 5已知质点的振动方向，可判断波的传播方向仍是上述几种方法，只需将判定的程序倒过来，“反其道而行之”【例3】一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为2 m/s.某时刻波形如图214所示，下列说法正确的是()A这列波的振幅为4 cmB这列波的周
8、期为3 sC此时x1 m处质点的加速度为0D此时x2 m处质点运动方向沿y轴正方向图图214 针对训练1图215为一列简谐横波在介质中传播的波形图在传播过程中，某一质点在10 s内运动的路程是16 m，则此波的波速是()图215 A1.6 m/s B2.0 m/s C40 m/s D20 m/s 四、振动图象与波动图象的比较振动图象波动图象图象坐标横坐标时间介质中各质点的平衡位置纵坐标质点在各个时刻的振动位移各质点在同一时刻的振动位移研究对象一个质点介质中的大量质点物理意义一个质点在不同时刻的振动位移介质中各质点在同一时刻的振动位移随时间的变化原有图形不变，图线随时间而延伸原有波形沿波的传播方
9、向平移显示的主要物理量振幅和周期振幅和波长【例4】根据图216甲、乙所示，分别判断下列说法正确的是()图216 A甲是振动图象，乙是波动图象 B甲是波动图象，乙是振动图象 C甲中A质点向下振，乙中B时刻质点向下振 D甲中A质点向上振，乙中B时刻质点向下振 解析波动图象的横坐标为波的传播方向上各质点的平衡位置，振动图象的横坐标为时间，故A错，B对；甲中A质点被其左侧的质点带动向上振，乙中B时刻后位移由零变为负值，故向下振，所以C错，D对 答案BD 借题发挥振动图象与波的图象的区别：(1)波的图象和振动图象是根本不同的，波的图象描述的是介质中的“各质点”在“某一时刻”离开平衡位置的位移；而振动图象
10、描述的是“一个质点”在“各个时刻”离开平衡位置的位移(2)坐标轴所表示的物理量：波动图象中的横轴x表示介质中各个振动质点的平衡位置，纵轴y表示各个振动质点在某时刻的位移；振动图象的横轴t表示一个振动质点振动的时间，纵轴y表示这个质点振动时各个不同时刻的位移 针对训练22014课标，34(1)图217a为一列简谐横波在t2 s时的波形图，图b为介质中平衡位置在x1.5 m处的质点的振动图象，P是平衡位置为x2 m的质点下列说法正确的是()图217 A波速为0.5 m/s B波的传播方向向右 C02 s时间内，P运动的路程为8 cm D02 s时间内，P向y轴正方向运动 E当t7 s时，P恰好回到平衡位置再见再见
