第1节-波的形成与传播

1、波的形成和传播,一 波的形成和传播,1、现象,2、产生,一 波的形成和传播,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，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？,设想:把绳分成很多小段,每一个小段可以看做一个质点,质点之间有相互作用力,思考：波是如何形成的？,一 波的形成和传播,3、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,一 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，并不随波

2、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、特点,5、模拟,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，周期性地下蹲和起立，第二位、第三位同学依次做这个动作，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,一 波的形成和传播,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向垂直的波，叫做横波在横波中，凸起的最高处叫做波峰，凹下的最低处叫做波谷,二 横波和纵波,波峰,波谷,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，可以看到弹簧上产生密集的部分和稀疏的部分，这种密部和疏部相间地传播，在弹簧上

3、形成一列波,二 横波和纵波,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，叫做纵波在纵波中，质点分布最密的地方叫做密部，质点分布最疏的地方叫做疏部,密部,疏部,二 横波和纵波,发声体振动时产生的声波是纵波,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，也有纵波,声波不仅能在气体中传播，也能在液体、固体中传播,二 横波和纵波,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

4、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,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，两宇航员面对面讲话也无法听到，这是因为( ) A 月球太冷，声音传播太慢 B 月球上没有空气，声音无法传播 C 宇航员不适应月球，声音太轻 D 月球上太嘈杂，声音听不清楚,B,小试牛刀,关于机械波，下列说法中正确的是( ) A 有机械振动，必会形成机械波 B 有机械波必有机械振动 C 机械波的传播过程是

5、介质随波迁移的过程 D 机械波传递波源的振动形式和能量,BD,再来一题,如图所示，为波沿着一条右端固定的绳子传播到B点的波形图，由图可判断出A点开始振动的方向是( ) A向左 B向右 C向上 D向下,D,初试锋芒,(二)波 的 图 象,机械波,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。,一、波的图像(简谐波),1. 波的图像,在平面直角坐标系中，用横坐标表示介质中各个质点的平衡位置，用纵坐标表示某一时刻各个质点离开平衡位置的位移。,上一页,下一页,退 出,所以可知：,1波的图象是在波的传播方向上，介质中各振动质点在某一时刻的波形 2 波的图象也称波形图或波形曲线 3 简谐波 （1）

6、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）. （3）简谐波是一种最基本、最简单的波.,例1、如图所示为一列简谐波在某一时刻的波的图象。,求：(1)该波的振幅。 (2)已知波向右传播，说明A、B、C、D质点的振动方向 (3)画出经过T4后的波的图象。,上一页,下一页,退 出,(1)波的图象表示某一时刻各个质点相对于平衡位置的位移. (2)介质中质点的振动方向与波的传播方向的关系. (3)波的图象（随时间）的变化情况.,2. 由图像可解决的问题,(三) 波长、频率和波速,一、波长,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,

7、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,振动步调一致,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,波源振动的周期（或频率）就是波的周期（或频率）,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.,经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于一个波长.,波速等于波长和频率的乘积.,三、波速,对其他形式的波（电磁波、光波）也成立,四、波长、周期（频率）和波速的关系,对三者关系的理解:,波速由介质决定，周期（或频率）由振源

8、决定 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的变化 波速的计算,例题: 如图在一条直线上有三点S、M、N，S为波源，距M点为12m，距N点为21m由于波源S的振动在直线上形成一列横波，其波长为8m，波速为4m/s，下列说法中正确的是（ ）,AM点先开始振动，N点后振动，振动时间相差2.25s，但振动周期都为2s BM点在最高点时，N点在平衡位置以上向下振动 CM点在最高点时，N点在平衡位置以上向上振动 D振动过程中M、N两点的位移有可能在某时刻相同,解析：由v=/T得T = /v=8/4= 2s，由于S为波源，波向右传播，由v=s/t，得波从M

9、传到N的时间t = s / v=2.25s，则A对; M、N相距9m,则N点的振动与M点后1m的质点的振动完全相同，当M点在最高点时，M点后1m的质点已过了平衡位置向最高点运动，则N点也在平衡位置上方向上振动，则C对B错; 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D对. 所以，正确选项为A、C、D,【例】一列纵波在空气中的波长是25 cm，传播速度是 340 m/s，当它传入另一介质中，速度为1 088 m/s。求它在这种介质中的波长。,分析：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，然后根据波速公式

10、再求出这列波在另一介质中的波长。,解：由波长、波速和频率的关系v = 可知，当频率不变时，波长与波速成正比，即,上一页,下一页,退 出,目 录,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,该质点振动的时间,某一时刻各个质点,某一质点各个时刻,研究对象,振动图象,波的图象,图线变化,研究质点振动的时间起点（零时刻）不同，图线的起始点不同,为瞬时图像，时刻选择不同，图像会变化，但变化中有规律,质点在振动过程中，位移随时间变化的规律,某一时刻在波传播方向上连续介质中各质点的空间分布规律,物理意义,1. 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

11、介质 B. 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，波也就停止传播了,练 习,上一页,下一页,退 出,目 录,BD,三、波的图象与振动图象的区别,2. 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波长 B. 在一个周期内，介质质点所运动的路程等于波长 C. 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 D. 横波的波长和它的频率成正比,AB,练 习,3关于波速说法错误的有（ ） A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

12、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 D频率大的声波在空气中传播的波长越短 E 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,ABCE,练 习,4关于v=f和v=/T说法正确的是（ ） A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保持不变的只有f C由v=f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，波长和频率成反比，与周期成正比,AB,练 习,例1.如图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图，试求出波形图上A、B、C、D四个质点的振动方向，并画出再经过T/4、3T/4和5T

13、/4时的波形图?,如果B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A这个质点做减速运动，则波的传播方向又如何？,例2.如图所示为简谐波某时刻的波形图，图上a点和b点表示两质点在该时刻的位置，它们的y坐标绝对值相同。对此两质点，下列判断正确的是（ ） 该时刻位移相同 该时刻加速度相同 该时刻速度方向相同 该时刻加速度方向相同,C,例3.一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A、B、C、D、E、F六个质点（ ） 它们的振幅相同 其中D、F速度方向相同 其中A、C速度方向相同 从此时算起，B比C先回到平衡位置,AD,例4.一列波在介质中向某一方向传播，如图所示

14、为此波在某一时刻的波形图，并且此时振动只发生在M、N之间，并知此波的周期为T，Q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M，由波源起振开始计时，P点已经振动时间T B.波源是N，由波源起振开始计时，P点已经振动时间3/4T C.波源是N，由波源起振开始计时，P点已经振动时间T/4 D.波源是M，由波源起振开始计时，P点已经振动时间T/4,C,例5.一列简谐波在t=0时刻的波形图如图（a）所示，图(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，则（ ） A若波沿x轴正方向传播，(b)图应为a点的振动图象 B若波沿x轴正方向传播，(b)图应为b点的振动图象 C

15、若波沿x轴正方向传播，(b)图应为c点的振动图象 D若波沿x轴正方向传播，(b)图应为d点的振动图象,B,例6某列波沿x轴正方向传播，t=0时的波形图如图所示，已知在t=0.6秒时A点正好第三次出现波峰，则波的周期为多少？波传到P点所需的时间为多少？P点第一次出现波峰的时间是多少？,例7一列简谐横波沿x轴传播，t=0时刻的波形如图实线所示，经过t=0.05s后的波形如图虚线所示。已知t小于一个周期，则（ ） A这列波的波长是4m B这列波的振幅是0.4m C这列波的波速一定是20m/s D这列波的频率可能是15Hz,AD,例8.如图中的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线。经t=0.5s后，其波形如图中虚线所示。设t2T（T为波的周期）， （1）如果波是向右传播，求波的周期和波速 （2）