第十二章第1-3节波的形成和传播;波的图象;波长、频率和波速.doc

年 级高二学 科物理版 本人教新课标版课程标题第十二章 第1-3节 波的形成和传播；波的图象；波长、频率和波速编稿老师张子厚一校林卉二校黄楠审核薛海燕一、学习目标： 1. 理解机械波的产生条件，形成的过程以及研究机械波的几个物理量之间的关系。 2. 理解横波图象的物理意义，能借助图象分析解决有关的问题。 3. 重点掌握与本讲内容相关的重要的习题类型及解法。二、重点、难点：重点：波的形成过程与波的图象的理解、振动与波的图象的区别。难点：结合振动与波的图象分析振动与波的特点与规律。三、考点分析：内容和要求考点细目出题方式波的形成条件及其传播特点波的形成条件选择题波的传播特点机械波及其分类机械波的概念选择题机械波的分类振动和波的联系波的图象图象的建立选择、填空题图象的特点由波的图象可获取的信息波的图象与振动图象的比较波长、频率和波速波长的定义及理解选择、填空题频率与周期的定义波速的定义与理解波长、频率和波速的关系知识点1：波的形成与传播过程的理解： 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振动，后一质点的振动必定落后于前一质点D. 各质点也随波的传播而迁移答案：ABC 变式：【母题迁移】如图所示，沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻质点间的距离相等，其中为波源，设波源的振动周期为，自波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时，经过，质点1开始振动，则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法正确的是（ ）。A. 介质中所有的质点的起振方向都竖直向下，但图中质点9起振最晚B. 图中所画出的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的C. 图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8起振时，通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点7通过相同位置时落后D. 只要图中所有的质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，但如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的是第98次振动答案：ACD知识点2：质点振动情况的判定： 例2：如图所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图，此时刻质点的运动方向如图所示，则（ ）。A. 该波向左传播B. 质点和的运动方向相同C. 质点比质点先回到平衡位置D. 此时质点和的加速度相同答案：ACD【母题迁移】一列波在介质中向某一方向传播，下图为此波在某一时刻的波形图，并且此时振动还只发生在、之间，已知此波的周期为，质点速度方向在波形图中是向下的，下面说法中正确的是（ ）。A. 波源是，由波源起振开始计时，点已经振动时间B. 波源是，由波源起振开始计时，点已经振动时间C. 波源是，由波源起振开始计时，点已经振动时间D. 波源是，由波源起振开始计时，点已经振动时间答案：C知识点3：波动图象和振动图象的比较： 例3：一列横波沿x轴正向传播，a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置。某时刻的波形如图1所示，此后，若经过3/4周期开始计时，则图2描述的是A. a处质点的振动图象B. b处质点的振动图象C. c处质点的振动图象D. d处质点的振动图象答案：B【母题迁移】一列简谐横波沿轴负方向传播，图甲是时的波形图，图乙是波中某振动质点位移随时间变化的振动图象（两图用同一时间起点）。则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图象？（ ）A. m处的质点B. m处的质点C. m处的质点D. m处的质点答案：A知识点4：波长、波速、频率的关系及波速的计算： 例4：在O点有一波源，t0时刻开始向上振动，形成向右传播的一列横波。t1=4s时，距离O点为3m的A点第一次达到波峰；t2=7s时，距离O点为4m的B点第一次达到波谷。则以下说法正确的是A. 该横波的波长为2mB. 该横波的周期为4sC. 该横波的波速为1m/sD. 距离O点为1m的质点第一次开始向上振动的时刻为6s末答案：BC 例5：如图所示的图象中，实线是一列简谐横波在某一时刻的图象，经过s后这列波的图象如图中虚线所示。求这列波的波速。解析：从波的图象可读出波长m，振幅cm。此题引起多解的原因有两个，一个是传播方向的不确定，一个是时间和周期的大小关系不确定。设波沿轴正方向传播，s可能是个周期，即，周期。波速m/s。设波沿轴负方向传播，s可能是个周期，即，周期。波速m/s。答案：m/s或m/s。波的形成与波的图象问题是历年高考考查的重点和热点，主要的考查方向有：波的形成与传播，波的图象的理解，波速计算的多解问题，其中命题频率最高的知识点是波的图象，波长、波速与频率的关系，更多的时候是把波的图象问题与振动图象综合考查，有时还涉及二者的相互转化，对于本讲内容的学习同学们应加强对波的形成过程的分析和理解，明确波动与振动的关系，对本讲内容所涉及的一些基本方法，如根据波的传播方向与质点振动方向的相互判断，对于波的多解的处理方法，要做到熟练掌握。一、预习新知波的干涉与衍射二、预习点拨探究任务一：波的干涉：【反思】（1）什么是波的干涉？波的干涉的条件是什么？ （2）振动加强点与减弱点应如何判断？探究任务二：波的衍射：【反思】（1）波的衍射的定义是什么？（2）发生明显的波的衍射的条件是什么？（答题时间：45分钟） 1. 下列关于机械波的说法正确的是（ ）。A. 相邻的质点要相互做功B. 纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能C. 振源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动D. 波中各质点的振动频率是相同的 2. 如图所示，为波沿着一条固定的绳子向右刚传播到点时的波形，由图可判断出点刚开始的振动方向是（ ）。A. 向左B. 向右C. 向下D. 向上 3. 一列横波沿水平方向传播，某一时刻的波形如图所示，则图中、四点在此时刻具有相同运动方向的是（ ）。A. 和B. 和C. 和D. 和 4. 一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图所示的形状，对此时绳上、六个质点的判断是（ ）。A. 它们的振幅相同B. 质点和的速度方向相同C. 质点和的速度方向相反D. 从此时算起，质点比先回到平衡位置 5. 一列横波在某时刻的波形图象如图所示，此时质点的运动方向向下，则下列说法正确的是（ ）。A. 波水平向右传播B. 质点与质点的运动方向相同C. 质点比质点先回到平衡位置D. 此时刻质点的加速度为零 6. 一列横波在某时刻的波形图象如图所示，、为介质中的四个质点。在波峰，在波谷，在平衡位置，的位移大小等于振幅的一半，四个质点的加速度大小分别为、，它们的速度大小分别为、，则（ ）。A. B. C. D. 7. 如图为一列沿轴正方向传播的简谐横波在时的波形。当点在时的振动状态传到点时，范围内（含、）有一些质点正在向轴负方向运动，这些质点的坐标的取值范围是（ ）。A. 2cm4cmB. 2cm4cmC. 2cm3cmD. 2cm3cm 8. 一列在竖直方向上振动的简谐波沿水平的轴正方向传播，振幅为20cm，周期为s。现沿轴任意取五个相邻的点、，它们在某一时刻离开平衡位置的位移都向上，大小都为10cm。则在此时刻，、四点可能的运动方向是（ ）。A. 向下，向上，向下，向上B. 向上，向下，向上，向下C. 向下，向下，向上，向上D. 向上，向上，向上，向上 9. 一列沿轴正方向传播的横波在某一时刻的波形图象如图所示，已知波的传播速度是16m/s。（1）指出这列波中质点振动的振幅是多少。（2）画出再经过0.125s时的波形图象。 10. 如图所示，甲图表示一列简谐波在介质中传播时某一质点的振动图象。请你在乙图中作出这列简谐波在时刻的波形图（设质点画在坐标原点上，且波沿轴正方向传播）。 1. A、C、D【解析】机械波是由于介质中前面的质点带动后面的质点，使振源的振动形式与振源的能量向远处传播而形成的，前后质点间存在相互作用力，因而相互做功。故A正确；波传播过程中，各质点只能在各自的平衡位置附近振动，质点不随波迁移，因此B错；每个质点都是由振源依次带动下面的质点，每个质点都做受迫振动，每个质点的频率都与振源频率相同，并且都“仿照”振源振动，故C、D正确。 2. D【解析】由于波刚传到点，点振动方向就是振源的起振方向，由振动与波动关系知正向上振动。 3. B、C【解析】若波向右传播，则、向上振动，、向下振动；若波向左传播，则、向下振动，、向上振动。 4. A、C 5. C【解析】由于质点要追随和它邻近的并且离波源稍近的质点运动，又知道质点的运动方向是向下的，则与它邻近的离波源稍近的质点的位置应在它的下方，对照图象可以判定出波源在质点的右方，故波是向左传播的，所以选项A是错误的。与质点邻近的并且离波源稍近的质点的位置在质点的上方，则质点的运动方向是向上的，所以选项也是错误的。用同样的方法可以判断出质点要向下运动直接回到平衡位置，而质点则先向上运动到达最大位移处后再返回平衡位置，这样质点要比质点先回到平衡位置，故选项C是正确的。质点此时处在最大位移处，其加速度最大，所以选项D也是错误的。 6. A、D【解析】由简谐运动规律可知，质点受回复力作用与位移的大小成正比，因而加速度的大小与位移的大小成正比，所以这四个点的加速度关系为，A选项正确。而质点越靠近平衡位置速度越大，位移越大则速度越小，四点的速度大小关系为，D选项正确。 7. C【解析】当点在时的运动状态传到点时，其波形如答图所示。由图可判断正在向轴负方向运动的质点应在1cm3cm和5cm7cm，符合题意的选项应为C。 8. A、B【解析】要特别注意，题目中指出的五个相邻的、位移向上且相等的质点，只能是如答图（a）或答图（b）所示中的一种。在（a）中，由平移法可知、向下，、向上。在（b）中，由平移法可知、向上，、向下。 9. （1）10cm；（2）如答图中虚线所示。【