高考物理第七章第三课时机械波的概念及图象解析

第三课时机械波的概念及图象
第一关：基础关展望高考
基础知识
一、机械波
知识讲解
1.机械波的产生
(1)机械振动在介质中传播,形成机械波.
(2)产生条件:①振源;②传播振动的介质.二者缺一不可.
2.机械波的分类
(1)横波:质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波.横波有凸部(波峰)和凹部(波谷).
(2)纵波:质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波.纵波有密部和疏部.
3.描述波的物理量
(1)波长λ
①定义:在波的传播方向上,两个相邻的,在振动过程中相对平衡位置的位移总是相等的
质点之间的距离叫做波长.
②理解:a.在横波中,两个相邻的波峰(或波谷)间的距离等于波长;在纵波中,两个相邻的密部(或疏部)间的距离等于波长.
b.波的传播等效于波向前平移,波形在一个周期里向前平移的距离等于波长.在Δt时间内,向前传播的距离为Δx,则Δx=(n+Δn)λ,Δt=(n+Δn)T,其中n=0\,1\,2\,3…,0<Δn<1.
(2)频率 f
波源的振动频率,即波的频率.因为介质中各质点做受迫振动,其振动是由波源的振动引
起的,故各个质点的振动频率都等于波源振动频率,不随介质的不同而变化.
当波从一种介质进入另一种介质时,波的频率不变.
(3)波速v
单位时间内某一波的波峰(或波谷)向前移动的距离,叫波速.
波速由介质决定.同类波在同一种均匀介质中波速是一个定值,则
s
v f
t T
.
式中v为波的传播速率,即单位时间内振动在介质中传播的距离;T为振源的振动周期,常说成波的周期.
活学活用
1.在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点,相邻两质点的距离均为L,如图
(a)所示,一列横波沿该直线向右传播,t=0时到达质点1,质点1开始向下运动,经过时间Δt 第一次出现如图(b)所示的波形,则该波（）
A.周期为Δt,波长为8L
B.周期为2
3
Δt,波长为8L
C.周期为2
3
Δt,波速为
12L
t
D.周期为Δt,波速为8L t
解析：由题图(b)可以判断波长为8L;图(b)中质点9振动方向向上,而质点1开始时向下振动,说明质点9后还有半个波长没有画出,即在Δt时间内传播了 1.5个波长,Δt为1.5
个周期,所以其周期为2
3
Δt,由波长\,周期\,波速之间的关系式v=
T
可计算出波速为
12L
t
答案：BC
二、波的图象
知识讲解
以介质中各质点的位置坐标为横坐标,某时刻各质点相对于平衡位置的位移为纵坐标画
出的图象叫做波的图象.
(1)波动图象的特点
①横波的图象形状与波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布相似,波形中的波峰即为图象中的位移正向最大值,波谷即为图象中位移负向的最大值,波形中通过平衡位置的质
点在图象中也恰处于平衡位置.
②波形图线是正弦或余弦曲线的波称为简谐波.简谐波是最简单的波.对于简谐波而言,各个质点振动的最大位移都相同.
③波的图象的重复性:相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同.
④波的传播方向的双向性:不指定波的传播方向时,图象中波可能向x轴正向或x轴负向传播.
(2)简谐波图象的应用。