2011高三物理一轮复习 7.2 波的形成与传播、波的图象精品课件.ppt

第2课时　波的形成与传播、波的图象,,一、机械波1．机械波的产生条件及其特点(1)产生条件：①______；②_____．,波源,介质,(2)特点①机械波传播的只是振动的______和______，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波_________．②介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与_______的振动周期和频率相同．③各质点开始振动(即起振)的方向均______．,形式,能量,迁移,波源,相同,2．机械波的分类(1)横波：质点振动方向与波的传播方向_____的波，有 _______(凸部)和 _______(凹部)．(2)纵波：质点振动方向与波的传播方向在______________的波，有_______和_______．,波峰,波谷,同一条直线,密部,疏部,垂直,,3．波长、波速、频率及其关系(1)波长在波的传播方向上，相对平衡位置的______总是相等的两个相邻的质点间的距离，用λ表示．(2)波速波在介质中的传播速度，由______本身的性质决定．,位移,介质,,二、波的图象1．坐标轴：取各质点平衡位置的连线作为x轴，表示质点___________；取过波源质点的振动方向作为y轴，表示质点______．2．意义：在波的传播方向上，介质中质点在某一时刻相对各自__________的位移．3．形状：_________________．,平衡位置,位移,平衡位置,正弦或余弦曲线,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平衡位置间的距离．(2)质点振动一个周期，波传播的距离．,,(3)在简谐横波中两个相邻的波峰(或两个相邻的波谷)之间的距离；在简谐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．,2．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．,(4)波速与振速的区别．①波速：波源振动几个周期，波形就向外平移几个波长，这个比值就表示了波形(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．②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．,,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．,二、对波动图象的理解和应用1．振动图象与波动图象的比较,2.横波的传播方向与质点的振动方向的互判方法(1)上下坡法沿波的传播速度方向看，“上坡”的点向下振动，“下坡”的点向上振动，简称“上坡下，下坡上”．(如图所示),(2)同侧法在波的图上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点振动方向，并设想在同一点沿水平方向画个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧．(如下图所示),,三、波的多解问题1．传播方向不确定出现多解波总是由波源出发，并由近及远地向前传播．波在介质中传播时，介质中的各个质点的振动情况可以根据波的传播方向确定．反之亦然，但是，如果题中的已知条件不能确定波的传播方向或者不能确定质点的振动方向，则需要分情况进行讨论，此时就会出现多解现象．,,2．两质点间位置关系不确定出现多解在波的传播方向上，如果两个质点间的距离不确定或相位之间关系不确定，就会形成多解，而不能联想到所有可能的情况，就会出现漏解．做这类题时，应根据题意在两质点间先画出最短的波形图，然后再分别分析．,,3．传播距离与波长关系不确定出现多解在波的传播方向上，相隔一个波长的质点振动的步调是完全相同的；但如果题目中没有给定波的传播距离Δx与波长λ之间的大小关系，就会出现多解现象．,,4．间隔时间与周期关系不确定出现多解在波向前传播的过程中，质点在各自平衡位置两侧做简谐运动．由于简谐运动具有周期性而出现多解．即若某一时刻t各振动质点形成一波形，经过时间Δt＝nT(n＝0,1,2，…)，各振动质点将回到原来状态，则t＋Δt＝t＋nT时刻的波形与t时刻的波形重合．,,5．波的对称性出现多解波源的振动，要带动它左、右相邻介质点的振动，波向左右两方向传播．对称性是指波在介质中左、右同时传播时，关于波源对称的左、右两质点振动情况完全相同．,,在处理这类问题时，要始终抓住质点周期性运动及其与波的传播之间的联系，并要灵活地用周期数来表示波的传播时间，用波长个数来表示波的传播距离，才便于分析、表达和解决问题．,,一、对机械波的理解 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．单位时间内经过介质中某一点的完全波的个数就是这列简谐波的频率,【解析】　理解简谐运动、简谐波的概念和联系．弹簧振子的周期由振动系统本身决定，与振幅无关，故A选项错误；简谐波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，故B选项正确；介质中质点的振动速度与波的传播速度是两个不同的概念，C选项错误；一个周期内波向前传播一个波长，所以单位时间内经过介质中某一点的完全波的个数即为该波的频率，D选项正确．【答案】　BD,1．关于机械波的概念，下列说法中正确的是(　)A．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向B．简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动位移的大小相等C．任一振动质点每经过一个周期，沿波的传播方向移动一个波长D．相隔一个周期的两个时刻，简谐波的图象相同【答案】　BD,二、波的图象的应用 下图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图象．从该时刻起(　　),A．经过0.35 s时，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离B．经过0.25 s时，质点Q的加速度大于质点P的加速度C．经过0.15 s时，波沿x轴的正方向传播了3 mD．经过0.1 s时，质点Q的运动方向沿y轴正方向,【解析】　(1)首先识别哪一个是波动图象，哪一个是振动图象，两者间的联系纽带是周期与振幅．(2)再从振动图象中找出某一质点在波动图象中的那一时刻的振动方向，然后再确定波的传播方向及其他问题．t＝0时刻从乙图可知甲图中P点振动方向沿y轴负向，所以甲图中波沿x轴正向传播，甲图中各个质点的振动周期相同，均为0.2 s；经过0.35 s即7/4个周期，质点P位于正的最大位移(即波峰)，而质点Q正离开平衡位置向y轴负向运动的过程中，,【答案】　AC,2．一列简谐横波沿x轴传播．t＝0时的波形如右图所示，质点A与质点B相距1 m．A点速度沿y轴正方向；t＝0.02 s时，质点A第一次到达正向最大位移处．由此可知(　　)A．此波的传播速度为25 m/sB．此波沿x轴负方向传播C．从t＝0时起，经过0.04 s，质点A沿波传播方向迁移了1 mD．在t＝0.04 s时，质点B处在平衡位置，速度沿y轴负方向,【答案】　AB,三、波动图象问题中的多解性讨论如右图所示，a、b是一列横波上的两个质点，它们在x轴上的距离s＝30 m；波沿x轴正方向传播，当a振动到最高点时b恰好经过平衡位置；经过3 s，波传播了30 m，并且a经过平衡位置，b恰好到达最高点，那么(　　),A．这列波的速度一定是10 m/sB．这列波的周期一定是3 sC．这列波的波长可能是24 mD．这列波的频率可能是1.25 Hz,【答案】　ACD,3．一列简谐横波沿直线传播，该直线上的a、b两点相距4.42 m．下图中实、虚两条曲线分别表示平衡位置在a、b两点处质点的振动曲线．从图示可知(　　),A．此列波的频率一定是10 HzB．此列波的波长一定是0.1 mC．此列波的传播速度可能是34 m/sD．a点一定比b点距波源近,【答案】　AC,(2009年高考重庆卷)同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形曲线如下图所示，以下说法正确的是(　　),命题研究,,A．声波在水中波长较大，b是水中声波的波形曲线B．声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线C．水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线D．空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形曲线,,【解析】　因声波的波速在水中较空气中快，而波的频率等于振源的振动频率，则声波在水和空气中传播的频率相同，再由v＝λf知，声波在水中传播的波长较大．【答案】　A,解答此类问题要紧紧抓住：波的频率f是由波源决定的，波的传播速度v是由介质决定的，波长λ＝v/f是由波源和介质共同决定的．,(2009年高考全国卷Ⅱ)下列关于简谐振动和简谐波的说法，正确的是(　　)A．媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等B．媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等C．波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致D．横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍,【解析】　机械波的周期取决于波源即振动质点的振动周期，故A对；波速是振动信息传播的速度，在同种媒质中是匀速的，质点振动是在平衡位置附近运动，不随波的传播迁移，故B错；对于横波来说，波的传播方向与质点的振动方向互相垂直，所以C错；振幅是质点离开平衡位置的最大距离，波峰是正向最大位移，波谷是负向最大位移，故波峰与波谷在振动方向上的距离就是振幅的2倍，所以选项D正确．【答案】　AD,,1．在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波，一质点由平衡位置竖直向上运动，经0.1 s到达最大位移处，在这段时间内波传播了0.4 m，则这列波(　　)A．周期是0.1 s　　　　　　　　　B．振幅是0.4 mC．波长是0.4 m D．波速是4 m/s,,【解析】　计算波速有两种方法：①已知传播距离和传播时间；②已知波长和周期．由题意知，周期T＝0.4 s，v＝Δx/Δt＝4 m/s.由λ＝vT＝1.6 m．故只有选项D对．【答案】　D,2．在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波．一质点由平衡位置竖直向上运动，经0.1 s到达最大位移处．在这段时间内波传播了0.5 m，则这列波(　　)A．周期是0.2 s B．波长是0.5 mC．波速是2 m/s D．经1.6 s传播了8 m,【解析】　由题意知，周期是0.4 s；波长是2 m；故求出波速v＝5 m/s.Δt＝1.6 s时，Δx＝vΔt＝8 m，所以选项D正确．【答案】　D,【答案】　B,,4．有一振源可产生周期是10－3 s的波，并能在介质中以300 m/s的速度传播，这列波的频率是________Hz，波长是________m.【解析】　f＝1/T＝103Hz，λ＝vT＝0.3 m.【答案】　103　0.3,,5．在t＝0时刻，质点A开始做简谐运动，其振动图象如右图所示．质点A振动的周期是________s；t＝8 s时，质点A的运动沿y轴的________方向(填“正”或“负”)；质点B在波的传播方向上与A相距16 m．已知波的传播速度为2 m/s，在t＝9 s时，质点B偏离平衡位置的位移是________cm.,【答案】　4　正　10,高考水准小试点击进入链接,。