机械波及图像

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

．(2)机械波传播的过程就是

的过程，也是传递信息的过程．平衡位置能量传递随波迁移振动图象下页ＴｔｙｏＡ－Ａ问题：从振动的图象可以获得什么信息？返回请点击手波的图象ｘｙｏＡ－Ａ基础知知识梳梳理机械波波的传传播速速度由由决定，，与机机械波波的频频率无无关．．介质基础知知识梳梳理三、波波的图图象1．波的的图象象(1)坐标轴轴：取取质点点平衡衡位置置的连连线作作为x轴，表表示质质点分分布的的顺序序；取取过波波源质质点的的振动动方向向作为为y轴，表表示质质点．位移基础知知识梳梳理(2)意义：：在波波的方向上上，介介质中中质点点在某某一时时刻相相对各各自的位移移．(3)形状：：正弦弦(或余弦弦)图线．．平衡位位置传播基础知知识梳梳理三、波波的图图象1．波的的图象象(1)坐标轴轴：取取质点点平衡衡位置置的连连线作作为x轴，表表示质质点分分布的的顺序序；取取过波波源质质点的的振动动方向向作为为y轴，表表示质质点．位移基础知知识梳梳理(2)意义：：在波波的方向上上，介介质中中质点点在某某一时时刻相相对各各自的位移移．(3)形状：：正弦弦(或余弦弦)图线．．平衡位位置传播基础知知识梳梳理三、波波的图图象1．波的的图象象(1)坐标轴轴：取取质点点平衡衡位置置的连连线作作为x轴，表表示质质点分分布的的顺序序；取取过波波源质质点的的振动动方向向作为为y轴，表表示质质点．位移基础知知识梳梳理(2)意义：：在波波的方向上上，介介质中中质点点在某某一时时刻相相对各各自的位移移．(3)形状：：正弦弦(或余弦弦)图线．．平衡位位置传播基础知知识梳梳理三、波波的图图象1．波的的图象象(1)坐标轴轴：取取质点点平衡衡位置置的连连线作作为x轴，表表示质质点分分布的的顺序序；取取过波波源质质点的的振动动方向向作为为y轴，表表示质质点．位移基础知知识梳梳理(2)意义：：在波波的方向上上，介介质中中质点点在某某一时时刻相相对各各自的位移移．(3)形状：：正弦弦(或余弦弦)图线．．平衡位位置传播基础知知识梳梳理三、波波的图图象1．波的的图象象(1)坐标轴轴：取取质点点平衡衡位置置的连连线作作为x轴，表表示质质点分分布的的顺序序；取取过波波源质质点的的振动动方向向作为为y轴，表表示质质点．位移基础知知识梳梳理(2)意义：：在波波的方向上上，介介质中中质点点在某某一时时刻相相对各各自的位移移．(3)形状：：正弦弦(或余弦弦)图线．．平衡位位置传播基础知知识梳梳理三、波波的图图象1．波的的图象象(1)坐标轴轴：取取质点点平衡衡位置置的连连线作作为x轴，表表示质质点分分布的的顺序序；取取过波波源质质点的的振动动方向向作为为y轴，表表示质质点．位移基础知知识梳梳理(2)意义：：在波波的方向上上，介介质中中质点点在某某一时时刻相相对各各自的位移移．(3)形状：：正弦弦(或余弦弦)图线．．平衡位位置传播基础知知识梳梳理三、波波的图图象1．波的的图象象(1)坐标轴轴：取取质点点平衡衡位置置的连连线作作为x轴，表表示质质点分分布的的顺序序；取取过波波源质质点的的振动动方向向作为为y轴，表表示质质点．位移基础知知识梳梳理(2)意义：：在波波的方向上上，介介质中中质点点在某某一时时刻相相对各各自的位移移．(3)形状：：正弦弦(或余弦弦)图线．．平衡位位置传播基础知知识梳梳理三、波波的图图象1．波的的图象象(1)坐标轴：：取质点点平衡位位置的连连线作为为x轴，表示示质点分分布的顺顺序；取取过波源源质点的的振动方方向作为为y轴，表示示质点．位移基础知识识梳理(2)意义：在在波的方向上，，介质中中质点在在某一时时刻相对对各自的位移．．(3)形状：正正弦(或余弦)图线．平衡位置置传播基础知识识梳理(2)意义：在在波的方向上，，介质中中质点在在某一时时刻相对对各自的位移．．(3)形状：正正弦(或余弦)图线．平衡位置置传播基础知识识梳理2.简谐波图图象的应应用(1)从图象上上直接读读出波长长和振幅幅．(2)可确定任任一质点点在该时时刻的位位移．(3)可确定任任一质点点在该时时刻的加加速度的的方向．．基础知识识梳理(4)若已知波波的传播播方向，，可确定定各质点点在该时时刻质点点的振动动方向；；若已知知某质点点的振动动方向，，可确定定该波的的传播方方向．(5)若已知波波的传播播方向，，可画出出在Δt前后的波波形．沿沿传播方方向平移移Δx＝vΔt.课堂互动动讲练一、对波波长、波波速及频频率概念念的理解解1．对波长长的理解解(1)在波的传传播方向向上，两两个相邻邻的振动动步调总总是相同同的质点点间的距距离．(2)质点振动动一个周周期，波波传播的的距离．．课堂互动动讲练(3)在横波中中两个相相邻的波波峰(或两个相相邻的波波谷)之间的距距离；在在纵波中中两个相相邻的密密部(或两个相相邻的疏疏部)之间的距距离．(4)在简谐横横波的波波形图线线中，一一个完整整的正(余)弦曲线在在横轴所所截取的的距离．．课堂互动动讲练2．对波速速的理解解(1)波在均匀匀介质中中匀速传传播，波波速就是是指波在在介质中中的传播播速度．．电磁波波可以不不依靠介介质在真真空中传传播．(2)波速的大大小完全全由介质质决定，，与波的的频率无无关．(3)在同种介介质中，，纵波和和横波的的传播速速度是不不同的．．课堂互动动讲练(4)波速与振振速的区区别：①波速：波波源振动动几个周周期，波波形就向向(或能量)向外平移移的速度度．在同同一种均均匀介质质中波动动的传播播是匀速速的，与与波动频频率无关关．课堂互动动讲练②振速：质质点的振振动速度度．波动动中各质质点都在在平衡位位置附近近做周期期性振动动，是变变速运动动，质点点并不沿沿波的传传播方向向随波迁迁移．课堂互动动讲练3．对频率率的理解解(1)在波的传传播方向向上，介介质各质质点都做做受迫振振动，其其振动是是由振源源的振动动引起的的，故各各质点的的振动频频率都等等于振源源的振动动频率．．(2)当波从一一种介质质进入另另一种介介质时，，波的频频率不变变．课堂互动动讲练1.(2008年高考宁宁夏卷)下列关于于简谐运运动和简简谐机械械波的说说法正确确的是()A．弹簧振振子的周周期与振振幅有关关B．横波在在介质中中的传播播速度由由介质本本身的性性质决定定C．在波传传播方向向上的某某个质点点的振动动速度就就是波的的传播速速度D．单位时时间内经经过媒质质中一点点的完全全波的个个数就是是这列简简谐波的的频率即时应用课堂互动动讲练解析：选BD.弹簧振子子周期由由振子质质量和弹弹簧劲度度系数决决定与振振幅无关关，A项错误；；波的传传播速度度由介质质决定与与波源无无关，B项正确；；质点的的振动速速度与波波速无关关，C项错误；；波传播播时每振振动一次次向前传传播一个个完整的的波形，，D项正确．．课堂互动动讲练二、振动动图象与与波动图图象的比比较波的振动动图象与与波动图图象虽然然形状相相同，但但所研究究的对象象、意义义、特点点等有所所不同．．所以，，要掌握握两者的的区别，，及在某某些情况况下两者者的相互互转化．．课堂互动动讲练

两种图象比较内容振动图象波动图象研究对象某一振动质点沿波传播方向所有质点图象意义某一质点位移随时间变化规律某时刻所有质点相对平衡位置的位移图象特点课堂互动动讲练

两种图象比较内容振动图象波动图象图象信息(1)周期、振幅(2)各时刻质点的位移(3)速度、加速度的方向(1)波长、振幅(2)任意一质点该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度的方向图象变化随时间推移图象延续，但已有形状不变随时间推移，图象沿传播方向平移一个完整曲线对应横坐标一个周期一个波长课堂互动动讲练2.(2008年高考江江苏卷)一列沿着着x轴正方向向传播的的横波，，在t＝0时刻的波波形如图图7－2－1甲所示．．图甲中中某质点点的振动动图象如如图乙所所示．质质点N的振幅是是________m，振动周周期为________s，图乙表表示质点点________(从质点K、L、M、N中选填)的振动图图象．该该波的波波速为________m/s.课堂互动动讲练解析：从甲、、乙图可可看出波波长λ＝2.0m，周期T＝4s，振幅A＝0.8m；乙图中中显示t＝0时刻该质质点处于于平衡位位置向上上振动，，甲图波波形图中中，波向向x轴正方向向传播，，则L质点正在在平衡位位置向上上振动，，波速v＝λ/T＝0.5m/s.答案：0.84L0.5课堂互动动讲练三、质点点振动方方向与波波传播方方向的互互判图象方法(1)微平移法：沿波的传播方向将波的图象进行一微小平移，然后由两条波形曲线来判断．例如：波沿x轴正向传播，t时刻波形曲线如图中实线所示．将其沿v的方向移动一微小距离Δx，获得如图中虚线所示的图线．可以判定：t时刻质点A振动方向向下，质点B振动方向向上，质点C振动方向向下．课堂互动动讲练图象方法(2)“上、下坡”法：沿着波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向上振动，即“上坡下、下坡上”．例如：图中，A点向上振动，B点向下振动，C点向上振动．(3)逆向描迹法：逆着波的传播方向用铅笔描波形曲线，笔头向上动，质点的振动方向就向上，笔头向下动，质点的振动方向就向下．(4)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．如图所示.课堂互动动讲练3．简谐横横波在x轴上传播播，某时时刻的波波形如图图7－2－2所示，已已知此时时质点F沿y轴负方向向运动，，则()图7－2－2A．此波向向x轴负方向向传播B．质点D此时向下下运动C．质点E的振幅为为零D．质点B将比C先回到平平衡位置置解析：选AB.根据F点的振动动方向可可判断波波沿x轴负方向向传播，，波上任任意质点点的振幅幅都相等等．课堂互动动讲练四、波的的多解性性问题造成波动动问题多多解的主主要因素素有：1．周期性性(1)时间周期期性：时时间间隔隔Δt与周期T的关系不不明确．．(2)空间周期期性：波波传播距距离Δx与波长λ的关系不不明确．．课堂互动动讲练2．双向性性(1)传播方向向双向性性：波的的传播方方向不确确定．(2)振动方向向双向性性：质点点振动方方向不确确定．如：①质质点达到到最大位位移处，，则有正正向和负负向最大大位移两两种可能能．②质点由由平衡位位置开始始振动，，则起振振方向有有向上、、向下(或向左、、向右)两种可能能．课堂互动动讲练③只告诉波波速不指指明波的的传播方方向，应应考虑沿沿两个方方向传播播的可能能．④只给出两两时刻的的波形，，则有多多次重复复出现的的可能等等．解决此类类问题时时，往往往采用从从特殊到到一般的的思维方方法，即即找到一一个周期期内满足足条件的的特例，，在此基基础上，，如知时时间关系系，则加加nT；如知空空间关系系，则加加nλ.课堂互动动讲练3．波形的的隐含性性形成多多值解在波动问问题中，，往往只只给出完完整波形形的一部部分，或或给出几几个特殊殊点，而而其余信信息均处处于隐含含状态．．这样，，波形就就有多种种情况，，形成相相关波动动问题的的多值解解．课堂互动动讲练2．应用波波的图象象，要注注意波动动多解问问题一般般先考虑虑波传播播的“双双向性””，再考考虑“周周期性””．特别提醒醒课堂互动动讲练4.一根张紧紧的水平平弹性长长绳上的的a、b两点相距距4.2m，b点在a点的右方方，一列列简谐波波沿水平平绳向右右传播，，波速为为20m/s，波长大大于2m．某时刻刻，b点达到波波峰位置置，而a点正处于于平衡位位置且向向上运动动．则这这列波的的周期可可能是()A．0.12sB．0.28sC．0.168sD．0.84s解析：选AB.如图所示示，a点向上运运动，b点达到波波峰且在在a点的右方方，满足足这一条条件的关关系式为为课堂互动动讲练高频考点点例析(2009年高考上上海卷)弹性绳沿沿x轴放置，，左端位位于坐标标原点，，用手握握住绳的的左端，，当t＝0时使其开开始沿y轴做振幅幅为8cm的简谐振振动，在在t＝0.25s时，绳上上形成如如图7－2－3所示的波波形，则则该波的的波速为为________cm/s；在t＝________s时，位于于x2＝45cm处的质点点N恰好第一一次沿y轴正向通通过平衡衡位置．．题型一波的形成和传播例1高频考点点例析【答案】202.75高频考点点例析(2009年高考福福建卷)图7－2－4甲为一列列简谐横横波在t＝0.10s时刻的波波形图，，P是平衡位位置为x＝1m处的质点点，Q是平衡位位置为x＝4m处的质点点，图乙乙为质点点Q的振动图图象，则则()题型二波动图象和振动图象的综合应用例2A．t＝0.15s时，质点点Q的加速度度达到正正向最大大B．t＝0.15s时，质点点P的运动方方向沿y轴负方向向C．从t＝0.10s到t＝0.25s，该波沿沿x轴正方向向传播了了6mD．从t＝0.10s到t＝0.25s，质点P通过的路路程为30cm高频考点点例析【解析】由质点Q的振动图图象可知知，t＝0.15s时，Q正处于最最大负位位移处，，加速度度达到正正向最大大，选项项A对；；t＝0.10s时，，Q正处处于于平平衡衡位位置置