第1节波的形成与传播

1、目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出波的形成和传播波的形成和传播目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出一一 波的形成和传播波的形成和传播 1 1、现象、现象目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出2 2、产生、产生一一 波的形成和传播波的形成和传播 因为绳的各部分存在相互作用，在绳的因为绳的各部分存在相互作用，在绳的一端发生振动时，会引起相邻部分发生振动一端发生振动时，会引起相邻部分发生振动，并依次引起更远的部分发生振动，并依次引起更远的部分发生振动为什么会在绳上形成波呢？为什么会在绳上形成波呢？目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出设想设想:把绳分成很多小段把绳分成很

2、多小段每一个小段可以看做一个质点每一个小段可以看做一个质点质点之间有质点之间有相互作用力相互作用力思考：波是如何形成的？思考：波是如何形成的？目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出一一 波的形成和传播波的形成和传播 3 3、传播、传播 波源振动起来时，带动相邻的质点振动，这个质点又带动更远的质点振动，这样波源的振动就传播出去了目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出一一 波的形成和传播波的形成和传播 d.波传播的是振动形式和能量。a.介质各个质点不是同时起振，但起振方向与振源方向相同。 b.离振源近的质点先起振。 c.质点只在平衡位置振动，

3、并不随波迁移。 e.传播过程中各质点的振动都是受迫振动，其频率等于振源频率4 4、特点、特点目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出5 5、模拟、模拟波的形成和传播可以这样来模拟一组同学排波的形成和传播可以这样来模拟一组同学排成一行，从左边第一位同学开始，周期性地下成一行，从左边第一位同学开始，周期性地下蹲和起立，第二位、第三位蹲和起立，第二位、第三位同学依次做这同学依次做这个动作，而开始下蹲的时刻依次迟一些另一个动作，而开始下蹲的时刻依次迟一些另一组同学会看到凸凹相间的波向右传播组同学会看到凸凹相间的波向右传播一一 波的形成和传播波的形成和传播 目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出

4、出 质点上下振动，波向右传播，二者的方向质点上下振动，波向右传播，二者的方向是垂直的质点的振动方向跟波的传播方是垂直的质点的振动方向跟波的传播方向垂直的波，叫做向垂直的波，叫做横波横波在横波中，凸起在横波中，凸起的最高处叫做的最高处叫做波峰波峰，凹下的最低处叫做，凹下的最低处叫做波波谷谷二二 横波和纵波横波和纵波波峰波峰波谷波谷目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出把一根长而软的螺旋弹簧水平挂起来，手把一根长而软的螺旋弹簧水平挂起来，手有规律地左右摇动小球，可以看到弹簧上有规律地左右摇动小球，可以看到弹簧上产生密集的部分和稀疏的部分，这种密部产生密集的部分和稀疏的部分，这种密部和疏部相间

5、地传播，在弹簧上形成一列和疏部相间地传播，在弹簧上形成一列波波二二 横波和纵波横波和纵波目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出质点左右振动，波向右传播，二者的方向在同一直线质点左右振动，波向右传播，二者的方向在同一直线上质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波，上质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波，叫做叫做纵波纵波在纵波中，质点分布最密的地方叫做在纵波中，质点分布最密的地方叫做密部密部，质点分布最疏的地方叫做质点分布最疏的地方叫做疏部疏部密部密部疏部疏部二二 横波和纵波横波和纵波目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出发声体振动时产生发声体振动时产生的声波是纵波的声波是

6、纵波当音叉振动时，产生声波当音叉振动时，产生声波发生地震时，从地震源传出的地震波，既有横波，也有发生地震时，从地震源传出的地震波，既有横波，也有纵波纵波声波不仅能在气体中传播，也能在液体、固体中传播声波不仅能在气体中传播，也能在液体、固体中传播二二 横波和纵波横波和纵波目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出三机械波三机械波 1、分析机械波形成的条件？机械振动在介质中传播，形成机械波借以传播波的物质，叫做介质如：绳、弹簧、水、空气.等2、分析机械波传播的是什么？介质中有机械波传播时，介质中的物质并不随波一起传播传播的只是振动这种运动形式波不但传递能量，而且可以传递信息我们用语言进行交流，是

7、利用声波传递信息广播、电视利用无线电波传递信息，光缆利用光波传递信息有振动不一定存在波，有波一定存在振动波是传递能量的一种方式目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出科学探测表明，月球表面无大气层，也没有科学探测表明，月球表面无大气层，也没有水，更没有任何生命存在的痕迹。在月球上，水，更没有任何生命存在的痕迹。在月球上，两宇航员面对面讲话也无法听到，这是因为两宇航员面对面讲话也无法听到，这是因为( )( )A A 月球太冷，声音传播太慢月球太冷，声音传播太慢B B 月球上没有空气，声音无法传播月球上没有空气，声音无法传播C C 宇航员不适应月球，声音太轻宇航员不适应月球，声音太轻D D 月

8、球上太嘈杂，声音听不清楚月球上太嘈杂，声音听不清楚B小试牛刀小试牛刀目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出 关于机械波，下列说法中正确的是关于机械波，下列说法中正确的是( ( ) )A A 有机械振动，必会形成机械波有机械振动，必会形成机械波 B B 有机械波必有机械振动有机械波必有机械振动C C 机械波的传播过程是介质随波迁移的过程机械波的传播过程是介质随波迁移的过程D D 机械波传递波源的振动形式和能量机械波传递波源的振动形式和能量BD再来一题再来一题目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出如图所示，为波沿着一条右端固定的如图所示，为波沿着一条右端固定的绳子传播到绳子传播到B B

9、点的波形图，由图可判断点的波形图，由图可判断出出A A点开始振动的方向是点开始振动的方向是( )( ) A A向左向左 B B向右向右 C C向上向上 D D向下向下D初试锋芒初试锋芒目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出机械波机械波目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出 表示某一时刻在波传播方向上各个振动表示某一时刻在波传播方向上各个振动质点的位移分布情况。质点的位移分布情况。 一、波的图像一、波的图像( (简谐波简谐波) )xyOvv 1. 1. 波的图像波的图像 在平面直角坐标系中，用在平面直角坐标系中，用横坐标横坐标表示介质中各个质点表示介质中各个质点的平衡位置，用的平衡位

10、置，用纵坐标纵坐标表示某一时刻各个质点离开平衡位表示某一时刻各个质点离开平衡位置的位移。置的位移。上一页上一页下一页下一页退退 出出目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出所以可知：所以可知：1波的图象是在波的传播方向上，介质中各振动质波的图象是在波的传播方向上，介质中各振动质点在某一时刻的波形点在某一时刻的波形2 波的图象也称波形图或波形曲线波的图象也称波形图或波形曲线3 简谐波简谐波 （1）简谐运动在介质中传播形成简谐波）简谐运动在介质中传播形成简谐波. （2）简谐波的图象是正弦曲线（或余弦曲线）简谐波的图象是正弦曲线（或余弦曲线）. （3）简谐波是一种最基本、最简单的波）简谐波是一种

11、最基本、最简单的波.vxyO+A-A目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出例例1、如图所示为一列简谐波在某一时刻的波的图象、如图所示为一列简谐波在某一时刻的波的图象。 求：求：(1)该波的振幅。该波的振幅。 (2)已知波向右传播，说明已知波向右传播，说明A、B、C、D质点的振动方向质点的振动方向 (3)画出经过画出经过T4后的波的图象。后的波的图象。上一页上一页下一页下一页退退 出出目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出(1)波的图象表示某一时刻各个质点相对于平波的图象表示某一时刻各个质点相对于平衡位置的位移衡位置的位移.(2)介质中质点的振动方向与波的传播方向的介质中质点的振动方

12、向与波的传播方向的关系关系.(3)波的图象（随时间）的变化情况波的图象（随时间）的变化情况. 2. 2. 由图像可解决的问题由图像可解决的问题目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出一、波长一、波长 在波动中对平衡位置的位移总是相等（包括大小在波动中对平衡位置的位移总是相等（包括大小和方向）的两相邻质点间的距离叫做波的波长和方向）的两相邻质点间的距离叫做波的波长在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于波长，在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于波长，在纵波中，两个相邻的密部（或疏部）之间的距离等于波长在纵波中，两个相邻的密部（或

13、疏部）之间的距离等于波长振动步调一致振动步调一致目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出二、周期和频率二、周期和频率每个质点都在做受迫振动，所以每个质点的振动频每个质点都在做受迫振动，所以每个质点的振动频率或周期也波的周期由波源决定，同一列波在不同率或周期也波的周期由波源决定，同一列波在不同介质中传播时周期（或频率）保持不变介质中传播时周期（或频率）保持不变n波源振动的周期（或频率）就是波的周期（或频率）波源振动的周期（或频率）就是波的周期（或频率）目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出单位时间内振动所传播的距离叫波速单位时间内振动所传播的距离叫波速它反映振动在介质中传播的快慢程度它

14、反映振动在介质中传播的快慢程度.fvTv或经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于一个波长经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于一个波长.tsv波速等于波长和频率的乘积波速等于波长和频率的乘积.fvTv或三、波速三、波速对其他形式的波（电磁波、光波）也成立对其他形式的波（电磁波、光波）也成立目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出四、波长、周期（频率）和波速的关系四、波长、周期（频率）和波速的关系 目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出对三者关系的理解对三者关系的理解:波速由介质决定，周期（或频率）由振源决定波速由介质决定，周期（或频率）由振源决定当一列波从一种介质进入另一种介质传

15、播时，周期当一列波从一种介质进入另一种介质传播时，周期（或频率）保持不变但由于波速的变化而导致波长（或频率）保持不变但由于波速的变化而导致波长的变化的变化 波速的计算波速的计算fvTv或目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出例题例题: 如图在一条直线上有三点如图在一条直线上有三点S、M、N，S为波源，距为波源，距M点为点为12m，距，距N点为点为21m由于波源由于波源S的振动在直线上的振动在直线上形成一列横波，其波长为形成一列横波，其波长为8m，波速为，波速为4m/s，下列说法中，下列说法中正确的是（正确的是（ ）AM点先开始振动，点先开始振动，N点后振动，振动时间相差点后振动，振动时间

16、相差2.25s，但振动周期都为但振动周期都为2sBM点在最高点时，点在最高点时，N点在平衡位置以上向下振动点在平衡位置以上向下振动CM点在最高点时，点在最高点时，N点在平衡位置以上向上振动点在平衡位置以上向上振动D振动过程中振动过程中M、N两点的位移有可能在某时刻相同两点的位移有可能在某时刻相同目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出 解析：解析：由由v= /T得得T = /v=8/4= 2s，由于，由于S为波源，波向右为波源，波向右传播，由传播，由v= s/ t，得波从得波从M传到传到N的时间的时间 t = s / v=2.25s，则则A对对; M、N相距相距9m,则则N点的振动与点的振

17、动与M点后点后1m的质点的振动完的质点的振动完全相同，当全相同，当M点在最高点时，点在最高点时，M点后点后1m的质点已过了平衡位的质点已过了平衡位置向最高点运动，则置向最高点运动，则N点也在平衡位置上方向上振动，则点也在平衡位置上方向上振动，则C对对B错错; 实际振动过程中任意两点的位移都有可能相同，因为当实际振动过程中任意两点的位移都有可能相同，因为当这两点的中间点处于最大位移时，此两点的位移就相同，则这两点的中间点处于最大位移时，此两点的位移就相同，则D对对. 所以，正确选项为所以，正确选项为A、C、D目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出【例例】一列纵波在空气中的波长是一列纵波在空

18、气中的波长是25 cm，传播速度是，传播速度是 340 m/s，当它传入另一介质中，速度为，当它传入另一介质中，速度为1 088 m/s。求它在。求它在这种介质中的波长。这种介质中的波长。分析：分析：因为频率是由波源决定的，它不随介质的改变因为频率是由波源决定的，它不随介质的改变而改变。因此，本题应先求出波的频率，然后根据波速公而改变。因此，本题应先求出波的频率，然后根据波速公式再求出这列波在另一介质中的波长。式再求出这列波在另一介质中的波长。解：解：由波长、波速和频率的关系由波长、波速和频率的关系v = 可知，当频率可知，当频率不变时，波长与波速成正比，即不变时，波长与波速成正比，即2121

19、=vv m80. 0=m25. 03400881=1122 vv,=11 v,=22 v上一页下一页退 出目 录目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出三、波的图象与振动图象的区别三、波的图象与振动图象的区别 横坐标各个质点的平衡位置各个质点的平衡位置该质点振动的时间该质点振动的时间某一时刻各个质点某一时刻各个质点某一质点各个时刻某一质点各个时刻研究对象振动图象振动图象波的图象波的图象图线变化研究质点振动的时间起研究质点振动的时间起点（零时刻）不同，图点（零时刻）不同，图线的起始点不同线的起始点不同为瞬时图像，时刻选择为瞬时图像，时刻选择不同，图像会变化，但不同，图像会变化，但变化中有规律

20、变化中有规律质点在振动过程中，位质点在振动过程中，位移随时间变化的规律移随时间变化的规律某一时刻在波传播方向某一时刻在波传播方向上连续介质中各质点的上连续介质中各质点的空间分布规律空间分布规律物理意义目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出 1. 关于机械波，下面说法不正确是（）。关于机械波，下面说法不正确是（）。 A. 要产生机械波，必须同时具有振源和传播振动的介质要产生机械波，必须同时具有振源和传播振动的介质 B. 波动的过程是振源质点由近及远向外运动的过程波动的过程是振源质点由近及远向外运动的过程 C. 介质质点每完成一个全振动，振动就向外传播一个波介质质点每完成一个全振动，振动就向

21、外传播一个波长的距离长的距离 D. 波是振动形式的传播，振源振动停止了，波也就停止波是振动形式的传播，振源振动停止了，波也就停止传播了传播了 练练 习习上一页下一页退 出目 录BD 目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出三、波的图象与振动图象的区别三、波的图象与振动图象的区别 目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出 2. 关于波长，下列说法正确的是（）。关于波长，下列说法正确的是（）。 A. 在一个周期内，振动在介质中传播的距离等于一个在一个周期内，振动在介质中传播的距离等于一个波长波长 B. 在一个周期内，介质质点所运动的路程等于波长在一个周期内，介质质点所运动的路程等于波长 C

22、. 横波的波长，等于横波中波峰与波峰（或波谷与波横波的波长，等于横波中波峰与波峰（或波谷与波谷）之间的距离谷）之间的距离 D. 横波的波长和它的频率成正比横波的波长和它的频率成正比AB 练练 习习目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出3关于波速说法错误的有（关于波速说法错误的有（ ） A波速由介质和波源共同决定波速由介质和波源共同决定 B提高振源频率，波的传播速度将增大提高振源频率，波的传播速度将增大 C同时在空气中传播两列声波，波长较大的声波传播较快同时在空气中传播两列声波，波长较大的声波传播较快 D频率大的声波在空气中传播的波长越短频率大的声波在空气中传播的波长越短 E 波速反映了介

23、质中质点振动的快慢波速反映了介质中质点振动的快慢 F 波速反映了振动在介质中传播的快慢波速反映了振动在介质中传播的快慢ABCE 练练 习习目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出4关于关于v=f和和v=/T说法正确的是（说法正确的是（ ）A它们适用于一切波（包括电磁波、光波）它们适用于一切波（包括电磁波、光波）B同一列波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时同一列波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时保持不变的只有保持不变的只有fC由由v=f可以看出，波速与频率成正比可以看出，波速与频率成正比D由两式得出同类波在同一种介质中传播时，波长和频率由两式得出同类波在同一种介质中传播时，波长

24、和频率成反比，与周期成正比成反比，与周期成正比 AB 练练 习习目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出例例1.1.如图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图，试求如图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图，试求出波形图上出波形图上A A、B B、C C、D D四个质点的振动方向，并画出再经过四个质点的振动方向，并画出再经过T/4T/4、3T/43T/4和和5T/45T/4时的波形图时的波形图? ?YXO波的传播方向ABCDVVVV如果如果B B质点的振动方向为正方向，则波的传播方向方向如何？质点的振动方向为正方向，则波的传播方向方向如何？如果已知如果已知A A这个质点做减速运动，

25、则波的传播方向又如何？这个质点做减速运动，则波的传播方向又如何？目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出yxO-y0y0ab例例2.2.如图所示为简谐波某时刻的波形图，图上如图所示为简谐波某时刻的波形图，图上a a点和点和b b点表示点表示两质点在该时刻的位置，它们的两质点在该时刻的位置，它们的y y坐标绝对值相同。对此两坐标绝对值相同。对此两质点，下列判断正确的是（质点，下列判断正确的是（ ）A.A.该时刻位移相同该时刻位移相同B.B.该时刻加速度相同该时刻加速度相同C.C.该时刻速度方向相同该时刻速度方向相同D.D.该时刻加速度方向相同该时刻加速度方向相同C目目 录录上一页上一页下一页

26、下一页退退 出出例例3.3.一列横波沿绳子向右传播，某时刻形成如图所示的凸一列横波沿绳子向右传播，某时刻形成如图所示的凸凹形状，此时绳上凹形状，此时绳上A A、B B、C C、D D、E E、F F六个质点（六个质点（ ）A.A.它们的振幅相同它们的振幅相同B.B.其中其中D D、F F速度方向相同速度方向相同C.C.其中其中A A、C C速度方向相同速度方向相同D.D.从此时算起，从此时算起，B B比比C C先回到平衡位置先回到平衡位置ABCDEFAD 目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出例例4.4.一列波在介质中向某一方向传播，如图所示为此波在某一列波在介质中向某一方向传播，如图所

27、示为此波在某一时刻的波形图，并且此时振动只发生在一时刻的波形图，并且此时振动只发生在M M、N N之间，并知此之间，并知此波的周期为波的周期为T T，Q Q质点速度方向在波形图中是向下的，下面说质点速度方向在波形图中是向下的，下面说法中正确的是（法中正确的是（ ）A.A.波源是波源是M M，由波源起振开始计时，由波源起振开始计时，P P点已经振动时间点已经振动时间T TB.B.波源是波源是N N，由波源起振开始计时，由波源起振开始计时，P P点已经振动时间点已经振动时间3/4T3/4TC.C.波源是波源是N N，由波源起振开始计时，由波源起振开始计时，P P点已经振动时间点已经振动时间T/4T

28、/4D.D.波源是波源是M M，由波源起振开始计时，由波源起振开始计时，P P点已经振动时间点已经振动时间T/4T/4MPQNC 目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出例例5.5.一列简谐波在一列简谐波在t=0t=0时刻的波形图如图（时刻的波形图如图（a a）所示，图）所示，图(b)(b)表示该波传播的媒质中某质点此后一段时间内的振动图象，表示该波传播的媒质中某质点此后一段时间内的振动图象，则（则（ ）A A若波沿若波沿x x轴正方向传播，轴正方向传播，(b)(b)图应为图应为a a点的振动图象点的振动图象 B B若波沿若波沿x x轴正方向传播，轴正方向传播，(b)(b)图应为图应为b

29、b点的振动图象点的振动图象C C若波沿若波沿x x轴正方向传播，轴正方向传播，(b)(b)图应为图应为c c点的振动图象点的振动图象D D若波沿若波沿x x轴正方向传播，轴正方向传播，(b)(b)图应为图应为d d点的振动图象点的振动图象 Oabcdyx(a)ytO(b)B 目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出例例6 6某列波沿某列波沿x x轴正方向传播，轴正方向传播，t t=0=0时的波形图如图所示，时的波形图如图所示，已知在已知在t t=0.6=0.6秒时秒时A A点正好第三次出现波峰，则波的周期为点正好第三次出现波峰，则波的周期为多少？波传到多少？波传到P P点所需的时间为多少？

30、点所需的时间为多少？P P点第一次出现波峰点第一次出现波峰的时间是多少？的时间是多少？目目 录录上一页上一页下一页下一页退退 出出例例7 7一列简谐横波沿一列简谐横波沿x x轴传播，轴传播，t t=0=0时刻的波形如图实线所示，时刻的波形如图实线所示，经过经过t t=0.05s=0.05s后的波形如图虚线所示。已知后的波形如图虚线所示。已知t t小于一个周期，小于一个周期，则（则（ ） A A这列波的波长是这列波的波长是4m4m B B这列波的振幅是这列波的振幅是0.4m0.4m C C这列波的波速一定是这列波的波速一定是20m/s20m/s D D这列波的频率可能是这列波的频率可能是1515H Hz zAD目目 录录上一页上一页下一页下一页退