高中物理 专题 机械波的图象讲义(含解析) 新人教版选修34
人教版高中物理选修3-4课件波的图象
A．这列波沿x轴正方向传播 B．这列波的波速是25m/s C．从该时刻起经0.4s，A质点通过的路程是16m D．从该时刻起，质点P将比质点Q先回到平衡位 置
一列波在介质中向某一方传播,图为此波在某一时刻的波 形图,并且此时振动还只发生在M.N之间,已知此波的周期 为T,Q质点速度方向在图中是向下的,下面说法中正确是 A.波源是M,由波源起振开始记时,P点已振动时间T B.波源是M,由波源起振开始记时,P点已振动时间3T/4 C.波源是N,由波源起振开始记时,P点已振动时间T/4 D.波源是N,由波源起振开始记时,P点已振动时间3T/4
二、波的图象与振动图象的区别
研究 对象
振动图象
振动质点(单个)
波的图象
介质各质点(许多个)
物理 某一质点在不同时刻 某一时刻各个质点离 意义 离开平衡位置的位移 开平衡位置的位移
坐标 意义
横轴表质点振动时间
图线 图线只会随着时间向 变化 后延伸，图形不变
横轴表各质点的平衡 位置
随着时刻的选择不 同,图线会有变化(当 t=nT,波形相同)
x/cm
如该波的周期T小于0.5s.
a.如果波是向左传播的,波速是多大?波的周期是多大? b.如果波是向右传播的,波速是多大?波的周期是多大? c.如果波速为132cm/s，则波是向左还是向右传播？
三、振动图象与波形图象的互化
Hale Waihona Puke (一)已知波动图象,画出振动图象
例1.沿x轴正方向传播的简谐波在t=0时
PQ
N M
C.若波沿x轴负方向传播，图乙为质点C的振动图象
D.若波沿x轴负方向传播，图乙为质点D的振动图象
(二).已知振动图象,画出波动图象
人教课标版高中物理选修3-4：《波的图象》课件-新版
(1)箭头对箭头法 (2)上下坡法
下
上
坡
坡
提问：如图所示为一列沿X轴传播的简谐波在 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
Y
V
O
A
波的传播方向向右
V
V C B
DX
波的传播方向向左 V
小结三：波的传播方向具有双向性
新课学习：波的图象
提问：已知某时刻A质点位于波峰位置，B质点 位于波谷位置，两质点间的距离为L， (1)若L等于半个波长，则画出AB间的波形图； (2)若L等于3/2个波长，则画出AB间的波形图； (3)若不知道L和波长的具体值，请写出L和波长 可能的关系式
G F′
H′ I
A′
D
E′
H I′
新课学习：波的图象
提问：下图是视频t1和t2时刻的波动图象的截图， 请你依据图象描述时间间隔和周期的关系
t1
小结一：时间的周期性
t2
新课学习：波的图象
提问：下图是视频某时刻的波动图象的截图， 请你在图象中描出任一质点振动方向。
新课学习：波的图象
小结二：
波的传播方向和质点振动方向的关系满足
请在第8s 时的波动图象中标出任一质点位移、振动方向 和波的传播方向
提问：你是怎样得到振动方向和波的传播方向的？
新课学习：波的图象（描点作图法）
如图是第8s 时的波动图象，请画出再过T/4、3T/4、 T时间后的波形图
规律：波动图象每经过一个周期的时间，周期性 重复出现
B
C′
v
F
G´
C A
B′
D′ E
小结四：空间距离的不确定性
归纳：波的多解性 1.传播方向的双向性导致的多解 2.空间距离的周期性导致的多解 3.时间的周期性导致的多解
高中物理第十二章2波的图象教材梳理教案[新人教版]选修341
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波的图象疱丁巧解牛知识·巧学一、波的图象1.波的图象波传播时，各质点都在平衡位置周围振动，如图12-2-1所示为向右传播的横波中各质点在某时刻的位置.各质点的位移矢量用从平衡位置指向该时刻所在位置的有向线段表示.波的图象有时也称波形图，简称波形.图12-2-1误区警示虽然横波的图象形状与波在传播进程中介质中各质点某时刻的散布相似，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益处于平衡位置.可是波的图象表示的是某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移情况，二者之间有明显的区别，要注意.2.横波的波形图象的成立用横坐标x表示在波的传播方向上介质中各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，并规定横波中位移方向向上时为正值，位移向下时为负值.在xy平面上，画出各个质点的平衡位置x与各质点偏离平衡位置的位移y的各点（x，y），用光滑的曲线把各点连接起来就取得了横波的波形图象（如图12-2-2）.图12-2-23.纵波的图象的成立波的图象是一种数学的表示方式，只是在横波的情况下能直观地表示出波形.在纵波中，若是规定质点的位移方向向右时取正值，位移方向向左时取负值，可以一样地画出如图12-2-3所示的纵波的图象，可以看出纵波的图象与纵波的“形状”并无相同的地方.实际上，在横波中若是规定位移方向向下时取正值（一般不这样规定，但这样规定何尝不可），则作出的波的图象与横波的形状恰好相反.图12-2-3纵波的图象，图甲表示各个质点所在的平衡位置，图乙表示各个质点发生的位移，图丙表示纵波的图象，其中横坐标表示各个质点的平衡位置，纵坐标表示各个质点的位移，如x2表示质点2向右的位移，x5表示质点5向左的位移.图12-2-34.正弦波若是波的图象是正弦曲线，这样的波叫做正弦波，也叫简谐波.5.图象的特点（1）横波的图象形状与波在传播进程中介质中各质点某时刻的散布相似，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益处于平衡位置.（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.二、由波的图象可获取的信息若是已知一列波某时刻波形如图12-2-4所示，那么咱们从波的图象中可以获取的信息有以下几点：图12-2-41.可以直接看出在该时刻沿传播方向上各质点的位移.图线上各点的纵坐标表示的是各点在该时刻的位移.如图线上的M点的位移是2 cm. 2.可以直接看出在波的传播进程中介质各质点的振幅A，即波动图线上纵坐标最大值的绝对值，如图12-2-4中波的振幅为A=4 cm.3.可以由波的传播方向判断出质点的运动方向，也可以由质点的运动方向判断出波的传播方向.如图12-2-4中，由波向右传播，可知点M向上运动，反之，若是M向上运动，可知波向右传播.方式归纳按照波的传播方向肯定质点的振动方向（或由质点振动方向肯定波传播方向）(1)带动法：在质点P靠近波源一方周围图象上找另一点P′，P′若在下方，则P向下运动；若P′在上方，则P向上运动.(2)微平移法：按照波的传播方向，作出经微小时间Δt（Δt＜T/4）后的波形，由此可知Δt后质点的位置，按照其位置可判断出质点的振动方向.(3)口诀法：上坡“下”，下坡“上”，即沿着波的传播方向看，向上凸起时的振动方向向下，反之向上.(4)可以画出另一时刻的波形图，波由介质中的某一点传播到另一点需要必然的时间，即机械波在介质中是以必然的速度v （通常称波速）传播.在单位时间Δt 内某一波峰或波谷（密部或疏部）沿波的传播方向移动的距离等于波速.若是已知一列简谐波在t 时刻的波形图象及波的传播方向，又知波速，就可以够画出经Δt 后的波形图象.学法一得 在已知的某一时刻的波形图象，若要画出t+Δt 时刻的波形图象，则须将波的图线沿波的传播方向移动一段距离Δx=vΔt，即取得t+Δt 时刻的波形图象.若要画出t-Δt 时刻的波形图象，则须将波形图线逆着波的传播方向移动一段距离Δx=vΔt，即取得t-Δt 时刻的波形图象，这种方式称为平移法.辨析比较 波的图象和振动图象的比较.振动图象 波的图象 研究对象一个振动质点 沿波传播方向上若干质点 坐标 横轴表示时间，纵轴表示质点的位移横轴表示波线上各质点平衡位置，纵轴表示各质点对各自平衡位置的位移 研究内容一个质点的位移随时间变化规律 某时刻所有质点的空间分布规律 图象物理意义图象表示一个质点在各个时刻的位移 图象表示某时刻，波线上各质点的位置 图象变化 随时间延伸，图象形状不变，只是图象沿t 轴延续 随时间推移，图象整体沿波的传播方向平移一个完整正弦（余弦）图象 表示一个周期T表示一个波长λ 典题·热题知识点一 波的图象例1如图12-2-5所示是一列横波在某一时刻的波形图，波沿x 轴正向传播.图12-2-5（1）该时刻A 质点运动的方向是向_____________，C 点的运动方向是向_____________，D 点的运动方向是向_____________.（2）再通过2T ，质点A 通过的路程是___________cm ，质点C 的位移是___________cm. 解析：（1）由于波沿x 轴正方向传播，所以A 点在“下坡区”，向上运动；C 点、D 点均在“上坡区”，C 、D 两点都向下运动.（2）再通过2T ，A 又回到平衡位置，所以A 通过的路程为4 cm ；C 点也回到平衡位置，其位移为0.答案：（1）上 下 下（2）4 0方式归纳 对于做简谐运动的质点其位移都是相对平衡位置而言.与起点在何处无关，这一点与运动学中的位移有所不同.例2一列横波在某时刻的波形图象如图12-2-6所示，此时质点F 的运动方向向下，则下列说法正确的是( )图12-2-6A.波水平向右传播B.质点H 与质点F 的运动方向相同C.质点C 比质点B 先回到平衡位置D.此时刻质点C 的加速度为零解析：由于质点F 要跟从和它临近的而且离波源稍近的质点运动，又知道质点F 的运动方向是向下的，则与它相邻的离波源稍近的质点的位置应在它的下方，对照图象可以判断出波源在质点F 的右方，故波是向左传播的，所以A 选项错误；与质点H 临近的而且离波源在质点I 的位置在质点H 的上方，则质点H 的运动方向是向上的，故B 选项错误；同理，可判断质点C 要向下直接回到平衡位置，而质点B 则先向上运动到最大位移后再返回平衡位置，这样质点C 要比质点B 先回到平衡位置，故C 选项正确；质点C 此时处于最大位移处，其加速度最大，D 选项错误.答案：C方式归纳 明确质点间的带动作用及F 点的振动方向，判断出波的传播方向，是解题的关键. 知识点二 波的图象的应用例3一列横波在某时刻的波形图如图12-2-7所示.若此时刻质点a 的振动方向向下，则波向什么方向传播？图12-2-7解析：取和a 点相邻的两个点b 、c ，若a 点此时刻向下振动，则b 点应是带动a 点振动的，c 点应是在a 点带动下振动的，所以b 点先振动，其次是a 、c 两点.因此，波是向左传播的. 答案：波向左传播.方式归纳 此题是考查波的传播方向与质点振动方向的关系.具体可以采用带动法或对波动图象形状转变的想象法得出答案.巧解提示 此类题目也可用平移法，画出下一时刻的波形，进行比较.知识点三 波的图象和振动图象例4一列简谐波在t=0时刻的波形图如图12-2-8（a ）所示，图（b ）表示该波传播的介质中某质点尔后一段时间内的振动图象，则( )图12-2-8A.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.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 点的振动图象解析：在图(b)的振动图象中，t=0时刻质点在平衡位置并向y 轴的正方向运动，而图(a)的波形图却表明在t=0时刻，质点b 、d 在平衡位置，而a 、c 不在平衡位置，故A 、C 选项不可能正确.若波沿x 轴正方向传播，质点b 应向上运动（逆着波的传播方向在它周围找一相邻点，此点正好在它的上方，质点b 就应跟从它向上运动），B 选项正确.若波沿x 轴正方向传播，同理可以肯定质点d 应向下运动.D 选项错.答案：B巧解提示 对振动图象中某时刻振动质点运动方向的判断也可用“上坡上，下坡下”方式判断，“上坡”与“下坡”是指沿时间看去，“上坡”区均向上振，“下坡”区均向下振. 例5图12-2-9（a ）表示一列简谐波在介质中传播时，某一质点a 的振动图象，请你在（b ）图中作出这列简谐波在t=0时刻的波形图（质点a 画在座标原点上）.图12-2-9解析：t=0时刻质点a 正处于平衡位置且沿+y 方向运动，经4T 达正向最大位移处，设x 轴正向为波动方向，由波动与振动方向关系的判断方式，得出t=0时刻的波形如图12-2-10.图12-2-10答案：如图12-2-10所示.方式归纳 解此题关键要抓住t=0时，质点a 的振动方向，这就要求同窗们熟练掌握振动图象，知道质点a 的振动方向后，又假设波传播方向为x 轴正向，按照带动法即可取得t=0时的波的图象.知识点四 由已知波形图象画出某一时刻的波形图象例6一列沿x 轴正方向传播的横波在某一时刻的波形图象如图12-2-11所示，已知波的传播速度是16 m/s.图12-2-11（1）指出这列波中质点振动的振幅是多少；（2）画出再通过 s时的波形图象.解析：由图象的含义可以直接读出各质点的振幅，利用平移法可画出再通过 s时的波形图象.答案：（1）由图象可以看出，质点振动的最大位移是10 cm，因此振幅是10 cm.（2）经 s波形沿x轴正方向移动的距离为Δx=vΔt=16×0.125 m=2 m，所以通过 s后的波形图象如图12-2-12中的虚线所示.图12-2-12方式归纳当波形曲线沿x轴正方向移动2 m后，要注意将0到2 m之间的曲线补齐，画好. 巧妙变式若要画出此时刻前 s时的波形图象，只需沿x轴负方向移动2 m即可.知识点五波形图的周期性和波传播方向的双向性例7如图12-2-13是一列简谐波某一时刻波的图象，下列说法正确的是( )图12-2-13A.波必然沿x轴正方向传播、b两个质点的振动速度方向相反C.若a点此时的速度方向沿y轴正向，那么波的传播方向是沿x轴的正方向D.若波沿x轴的负向传播，则b质点的振动速度方向沿y轴的负方向解析：x轴是表示在波传播方向上的一系列质点的平衡位置，但x轴指向不表示波的传播方向，故A选项错.按照“坡形”法：无论波向左仍是向右传播，a、b都处于不同“坡区”，即当a处于下坡路时，b为上坡路，所以二者振动速度方向相反，故B选项正确.同理可判断C选项正确，D选项错误.答案：BC误区警示波的图象问题中，由于波传播的周期性，波形图的周期性和波传播方向的双向性，常有很多问题会出现多解，部份同窗在解答时常会出现漏解现象.问题·探讨问题如何画波的图象？探讨思路：波由介质中的某一点传播到另一点需要必然的时间，即机械波在介质中是以必然的速度v（通常称波速）传播.在单位时间Δt内某一波峰或波谷（密部或疏部）沿波的传播方向移动的距离等于波速.若是已知一列简谐波在t时刻的波形图象及波的传播方向，又知波速，就可以够画出经Δt后的波形图象.具体方式是：（1）在已知的某一时刻的波形图象上将波的图象沿波的传播方向移动一段距离Δx=vΔt，即取得t+Δt时刻的波形图象.（2）若要画出t-Δt时刻的波形图象，则要将波形图象逆着波的传播方向移动一段距离Δx=vΔt，即取得t-Δt时刻的波形图象.这种方式称为平移法.探讨结论:沿波的传播方向移动一段距离Δx=vΔt.。
高三物理一轮复习 2 机械波课件(选修3-4)
【解析】 当孔的尺寸比波长大时，会发生衍射现象，只 不过不明显．只有当孔、缝或障碍物的尺寸跟波长相差不多， 或者比波长更小时，才会发生明显的衍射现象，切不可把此条 件用来判断波是否发生了衍射现象．
【答案】 BC
[热点考向剖析] 考向一 波的形成和传播 1．在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距 离叫波长． 2．波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方 向相同． 3．介质中每个质点做的都是受迫振动，所以任一质点的 振动频率和周期都和波源相同．因此可以断定：波从一种介质 进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可以 改变，但频率和周期都不会改变．
[练一练] 如图所示是一列简谐波在t＝0时刻的波形图，介质中的质 点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y＝10sin(5πt)cm.关于这列 简谐波，下列说法中正确的是( )
A．这列简谐波的振幅为20 cm B．这列简谐波的周期为5.0 s C．这列简谐波在该介质中的传播速度为25 cm/s D．这列简谐波沿x轴正向传播
【解析】 机械波的产生条件是有波源和介质．由于介质 中的质点依次带动由近及远传播而形成波，所以选项A和B正 确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质 中其速度大小不变；而质点振动的速度和方向都随时间周期性 地发生变化，选项C错误；波源一旦将振动传给了介质，振动 就会在介质中向远处传播，当波源停止振动时，介质仍然继续 传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而停止传播， 选项D错误．
__________ 传播
2.多普勒效应 (1)条件：波源和观察者之间有__相__对__运__动___． (2)现象：观察者感到_频__率__发生变化． (3)实质：波源频率_不__变_，观察者接收到的频率_变__化__．
高中物理第12章机械波12.2波的图象课件新人教版选修3_4-推荐ppt版本
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【解析】选B。因波沿x轴正方向传播,由乙图可得在 t=1s时刻,质点在平衡位置,以后质点向y轴负方向运动, 由图甲波动图线向x轴正方向传播可判断x=2m处的质点 在平衡位置,正沿y轴负方向运动,故B对,A、C、D错。
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【解析】选C、D。由“上下坡法”确定,D点的速度方 向向上,E点速度方向向下,A点速度方向向下,C点速度 方向向上,故A、B错误;而质点B、C都向上振,都要先到 最大位移处再回到平衡位置,但C落后于B,则B比C先回 到平衡位置,故C项正确;质点的加速度方向与位移方向 相反,与传播方向无关,故D正确。
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4.(多选)一简谐横波在x轴上传播,在 某一时刻的波形图如图所示,已知此时 质点F的运动方向向下,则 ( ) A.此波沿x轴负方向传播 B.质点D此时向下运动 C.质点B将比质点C先回到平衡位置 D.质点E的振幅为零
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【解析】选A、B。F点向下振动,应处于上坡,故波向左 传播,得B位于下坡,D处于上坡,则B先向上运动,D先向 下运动,E点此时刻位移为零,但振幅不能为零,综合可 知A、B正确。
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【典题过关】 【典例】(2018·杭州高二检测)一列沿x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 速率是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。
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【正确解答】(1)由图象可以看出,质点振动的最大位 移大小是10cm,因此振幅是10cm。(2)再经0.125s波形 沿x轴正方向移动的距离为Δ x=vΔ t=16×0.125m=2 m, 所以再经过0.125 s后的波形图象如图中的虚线所示。
高中物理人教版选修3-4： 12.2 波的图像 课件 (共41页)
复习提问：
1、什么是机械波？
2、产生机械波的条件是什么？ 3、机械波分哪二种？各有什么特点？
问题：机械波中各个质点在某一时刻 相对平衡位置的位移相同吗？如何进 行描述？
一、波的图象
1、建立坐标系：横坐标X——表示在波的传播 方向上各质点的平衡位置与振源的距离。纵坐 标Y——表示某一时刻各质点偏离平衡位置的 位移。
3 ，质点振动时间为1 4 3 y/cm 4
0
1
2
x/m
0
1
2
x/m
7 s后:向右平移λ+3/4λ
7 s前:向后退λ+3/4λ
【应用四】振动图像与波动图像结合
x /m
0.14 0.10 0.14 0.10y /m01 234
5
6
7 8
t /s
0
1 2 3 4 5 6 7 8
x /m
问题：振动图像与波的图像有什么区别？
V y /m
A 0.10
a
B A
1 2 3 4 5 6 7 8
v x /m
0
应用：利用波的图象通常可以解决如下问题： ①读出波长； ②各质点振动的振幅A； ③可以读出该时刻各质点偏离平衡位置的位移； ④各质点振动的速度方向； ⑤各质点振动的加速度方向； ⑥各质点振动的回复力方向； ⑦从图象中可以间接地比较各质点在该时刻的振 动速度、动能、势能、回复力、加速度等量的大 小；
例5、如图为一简谐横波的波形图，已 知B质点先于A质点0.08s到达波峰，由 此可知波的传播方向是 ，波的 传播速度为 .
【应用三】由波的传播方向画出t秒后（前） 的波形图； 1）平移法：沿波的传播方向将整个波形图 平移x=vt的距离； 2）带动法：根据某质点的振动方向，知道 t秒后该质点的位置，就可以画出波形图。
高中物理第十二章机械波第3节波长、频率和波速解析版新人教版选修3_4
波长、频率和波速1．波长(1)定义：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离。
通常用λ表示。
(2)特征：在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。
在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长。
2．周期和频率(1)定义：波上各质点的振动周期(或频率)。
(2)规律：在波动中，各个质点的振动周期(或频率)是相同的，它们都等于波源的振动周期(或频率)。
(3)关系：周期T 和频率f 互为倒数，即f ＝1T。
[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍。
(×)2．波速表示介质中质点振动的快慢。
(×)3．在波形图上速度相同的相邻两质点间的距离等于一个波长。
(×)[释疑难·对点练]波长的确定(1)根据定义确定：①在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离等于一个波长；②波在一个周期内传播的距离等于一个波长。
(2)根据波的图象确定：①在波的图象上，振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长；②在波的图象上，运动状态(速度)总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长； ③在波的图象上，两个相邻波峰(或波谷)间的距离为一个波长。
[试身手]1．关于波长，下列说法正确的是( )A ．机械振动在一个周期内传播的距离就是一个波长B ．在波形图上位移相同的相邻两质点间的距离等于一个波长C ．在波形图上速度总是相同的两质点间的距离等于一个波长D ．在波形图上振动情况总是相同的两质点间的距离等于一个波长解析：选A 机械振动的质点在一个周期内向远处传播一个完整的波形，故A 正确；在一个完整波形上，只有位移总是相同的相邻两质点间的距离才等于一个波长，故B 错误；速度总是相同的两质点之间距离是波长λ的整数倍，所以C 错误；振动情况总是相同的两质点间的距离是波长λ的整数倍，故D 错误。
1．波速定义机械波在介质中传播的速度。
高中物理选修34知识点机械振动与机械波解析
机械振动与机械波简谐振动一、学习目标1.了解什么是机械振动、简谐运动2.正确明白得简谐运动图象的物理含义，明白简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。
二、知识点说明1.弹簧振子(简谐振子)：(1)平稳位置：小球偏离原先静止的位置；(2)弹簧振子：小球在平稳位置周围的往复运动，是一种机械运动，如此的系统叫做弹簧振子。
(3)特点：一个不考虑摩擦阻力，不考虑弹簧的质量，不考虑振子的大小和形状的理想化的物理模型。
2.弹簧振子的位移—时刻图像弹簧振子的s—t图像是一条正弦曲线，如下图。
3.简谐运动及其图像。
(1)简谐运动：若是质点的位移与时刻的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线，如此的振动叫做简谐运动。
(2)应用：心电图仪、地震仪中绘制地震曲线装置等。
三、典型例题例1：简谐运动属于以下哪一种运动( )A．匀速运动 B．匀变速运动C．非匀变速运动 D．机械振动解析：以弹簧振子为例，振子是在平稳位置周围做往复运动，而且平稳位置处合力为零，加速度为零，速度最大．从平稳位置向最大位移处运动的进程中，由F＝－kx可知，振子的受力是转变的，因此加速度也是转变的。
故A、B错，C正确。
简谐运动是最简单的、最大体的机械振动，D正确。
答案：CD简谐运动的描述一、学习目标1．明白简谐运动的振幅、周期和频率的含义。
2．明白振动物体的固有周期和固有频率，并正确明白得与振幅无关。
二、知识点说明1.描述简谐振动的物理量，如下图：(1)振幅：振动物体离开平稳位置的最大距离，。
(2)全振动：振子向右通过O点时开始计时，运动到A，然后向左回到O，又继续向左达到，以后又回到O，如此一个完整的振动进程称为一次全振动。
(3)周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时刻，符号T表示，单位是秒(s)。
(4)频率：单位时刻内完成全振动的次数，符号用f表示，且有，单位是赫兹(Hz)，。
(5)周期和频率都是表示物体振动快慢的物理量，周期越小，频率越大，振动越快。
2019_2020学年高中物理第12章机械波第2节波的图象练习(含解析)新人教版选修3_4
第2节 波的图象一、选择题1．一列简谐横波沿x 轴正向传播，某时刻的图象如图所示，坐标为(3,0)的质点经过14周期后该质点的坐标是( )A ．(3,2)B ．(4,2)C ．(4，－2)D ．(3,0)解析：选A 简谐波沿x 轴正方向传播，坐标为(3,0)的质点振动方向沿＋y 方向，经过14周期后该质点到达波峰，坐标为(3,2)，A 正确． 2．(多选)(2019·广东实验中学期末)如图所示为一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在某个时刻的波形图，由图象可知( )A ．质点b 此时位移为零B ．质点b 此时向－y 方向运动C ．质点d 的振幅是2 cmD ．质点a 再经过T 2通过的路程是4 cm ，偏离平衡位置的位移是4 cm 解析：选AC 由题中波形图知，质点b 在平衡位置，所以此时其位移为零，选项A 正确；因波沿x 轴正方向传播，波源在左侧，由质点振动方向与波的传播方向的关系可知质点b 此时向＋y 方向运动，选项B 错误；简谐波在传播过程中，介质中各质点的振幅相同，所以质点d 的振幅是2 cm ，选项C 正确；再经过T2的时间，质点a 将运动到负向最大位移处，通过的路程为4 cm ，但偏离平衡位置的位移是－2 cm ，选项D 错误．3．(2018·西安中学期中)如图所示为一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在t ＝0时的波形．当R 点在t ＝0时的振动状态传到S 点时，PR 范围内(含P ，R )有一些质点正在向y 轴负方向运动，这些质点的x 坐标取值范围可以是( )A．2 cm≤x≤4 cm B．2 cm≤x<4 cmC．2 cm≤x<3 cm D．2 cm<x≤3 cm解析：选C 当R点在t＝0时的运动状态传到S点时，其波形如图所示，由图可判断PR范围内正在沿y轴负方向运动的质点的x坐标取值范围为2 cm≤x<3 cm，符合题意的选项应为C.4．(多选)如图甲所示，波源S从平衡位置开始上、下振动，沿y轴方向，向上为y轴正方向，产生的简谐横波向右传播，经过0.1 s后，沿波的传播方向上距S为2 m的P点开始振动．若以P点开始振动的时刻作为计时的起点，P点的振动图象如图乙所示，则下列说法正确的是( )A．波源S最初是向下振动的B．t＝0.2 s时P点向上振动C．0～0.1 s时间内P点运动的路程为2 mD．t＝0.6 s时P点处于波峰解析：选AB 根据题中P点的振动图象可知P点的起振方向向下，则波源开始振动的方向也向下，选项A正确；根据振动图象可知，t＝0.2 s时P点处于平衡位置向上振动，选项B正确；质点上下振动，0～0.1 s时间内P点运动的路程为一个振幅，大小未知，选项C错误；根据P点的振动图象可知t＝0.6 s时P点处于平衡位置，选项D错误．5．如图甲所示，S为振源，P质点距S的距离为r，t＝0时刻S由平衡位置开始振动，产生沿直线向右传播的简谐横波，图乙为P质点从t1时刻开始振动的振动图象，则下列说法正确的是( )A ．t ＝0时刻振源S 的振动方向沿y 轴正方向B ．t 2时刻P 质点振动速度最大，方向沿y 轴负方向C ．t 2时刻振源S 处于平衡位置向y 轴正方向振动D ．若波源停止振动，则P 质点也马上停止振动解析：选A 当机械波在t 1时刻刚传到P 质点时，P 质点的起振方向沿y 轴正方向，说明这列波的起振方向沿y 轴正方向，则t ＝0时，振源的振动方向沿y 轴正方向，选项A 正确；根据题图乙可知，t 2时刻P 质点处于平衡位置向y 轴正方向振动，即此时P 质点具有正向的最大速度，选项B 错误；根据题图乙无法确定t 2时刻振源S 的位置，选项C 错误；如果波源停止振动，则P 质点需要经过t 1时间才会停止振动，选项D 错误．6．(2019·大同一中期中)一列简谐波某时刻的波形图如图所示，此时刻质点P 的速度方向沿y 轴负方向．则( )A ．当质点P 位于最低点时，质点b 一定到达平衡位置B ．这列波沿x 轴正方向传播C ．当质点P 位于最低点时，质点b 一定到达x 轴下方D ．当质点P 位于最低点时，质点a 一定到达平衡位置解析：选C 质点P 沿y 轴负方向振动，根据上下坡法，可以判定该波是沿x 轴负方向传播的，B 错误；P 沿y 轴负方向运动得越来越慢，而b 沿y 轴负方向运动得越来越快，在位移相同时，b 到达平衡位置所需时间小于P 到达最低点所需时间，当P 沿y 轴负方向运动到最低点时，质点b 已过平衡位置且继续沿y 轴负方向运动，A 错误，C 正确；因为a 点在波峰的左边，a 点沿y 轴正方向运动，所以P 到达最低点时，a 点在最高点，D 错误．7．(2018·日照一中期中)一简谐机械波沿x 轴正方向传播，周期为T .在t ＝T2时刻该波的波形图如图1所示，a 、b 是波上的两个质点．图2表示某一质点的振动图象．下列说法正确的是( )A ．质点a 的振动图象如图2所示B ．质点b 的振动图象如图2所示C ．t ＝T 2时刻质点a 的速度比质点b 的大D ．t ＝T 2时刻质点a 的加速度比质点b 的大 解析：选D 由题图2可知t ＝T 2时质点在平衡位置，向y 轴负方向振动，故根据题图1和波沿x 轴正方向传播，可得在x ＝0和x ＝λ处质点振动如题图2所示，质点a 、b 振动都与题图2不符，故A 、B 错误；由题图1可得t ＝T2时刻，a 在波峰，速度为零，加速度最大，b 在平衡位置，速度最大，加速度为零，故C 错误，D 正确．8．(多选)(2019·浙江慈溪中学期末)如图甲所示是一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在t ＝0时刻的波形图，P 是离原点2 m 的一个质点，Q 是离原点4 m 的一个质点，此时离原点6 m 的质点刚刚要开始振动，图乙是该简谐波传播方向上的某一质点的振动图象(计时起点相同)，由此可知( )A ．质点P 和质点Q 振动情况完全相同B ．t ＝0时刻质点Q 沿y 轴正方向振动C ．这列波的波源起振方向沿y 轴正方向D ．图乙可能是图甲中质点Q 的振动图象解析：选BD 由题图甲可知质点P 和质点Q 振动情况完全相反，选项A 错误；波沿x 轴正方向传播，所以t ＝0时刻质点Q 沿y 轴正方向振动，题图乙对应的可能是题图甲中质点Q 的振动图象，选项B 、D 正确；由离原点6 m 的质点刚刚要开始振动可知，波源起振方向沿y 轴负方向，选项C 错误．9．(多选)一列简谐横波向右传播，在其传播路径上每隔L ＝0.1 m 选取一个质点，如图甲所示，t ＝0时刻波恰传到质点1，并立即开始向上振动，经过时间t ＝0.3 s ，所选取的1～9号质点间第一次出现如图乙所示的波形，则下列判断正确的是( )A ．t ＝0.3 s 时刻，质点1向上运动B ．t ＝0.3 s 时刻，质点8向下运动C ．t ＝0至t ＝0.3 s 内，质点5运动的时间只有0.2 sD ．t ＝0.3 s 时刻，波恰好传到质点13解析：选BCD 根据波向右传播，知t ＝0.3 s 时刻，质点1和质点8均向下运动，选项A 错误，B 正确；质点起振方向向上，经过时间t ＝0.3 s ，所选取的1～9号质点间第一次出现题图乙所示的波形，可知质点1已经振动了1.5个周期，所以波恰好传到质点13，选项D 正确；在t ＝0.1 s 时刻，波传播到质点5，所以t ＝0至t ＝0.3 s 内，质点5运动的时间只有0.2 s ，选项C 正确．10．(2019·广州六中期末)一质点以坐标原点O 为中心位置在y 轴方向上做简谐运动，其振动图象如图所示．振动在介质中产生的简谐横波沿x 轴正方向传播．t ＝0时刻此质点开始振动，经过2 s 后此质点立即停止振动，则再经过1 s 后的波形图可能是(振动和波形图中质点的位移都规定向上为正)( )解析：选B 由振动图象知，t ＝0时刻质点向上振动，由题述知介质中各个质点均向上起振，结合波形平移法知，选项B 正确，选项A 、C 、D 错误．二、非选择题11．如图是一列横波在某一时刻的波形图，波沿x 轴正向传播，求：(1)A 点、C 点、D 点的振动方向各是怎样的？(2)再经过34T ，质点A 通过的路程是多少？质点C 的位移是多少？ 解析：(1)波沿x 轴正方向传播，所以A 点向上振动，C 点向下振动，D 点的速度为0.(2)再过34T ，A 点的路程是3个振幅，即6 cm ，质点C 到达正向最大位移处，位移是2 cm. 答案：(1)见解析 (2)6 cm 2 cm12．如图所示，甲为某一列波在t ＝1.0 s 时的图象，乙为参与该波动P 质点的振动图象，波速为4 m/s.(1)说出两图中AA ′的意义；(2)说出图甲中OA ′B 图线的意义；(3)在图甲中画出再经3.5 s 时的波形图；(4)求再经过3.5 s 时P 质点的路程s 和位移．解析：(1)依题意可知，甲图中的AA ′表示处于A 处质点的振幅，乙图中的AA ′表示P 质点的振幅．(2)甲图中OA ′B 图线表示O 到B 之间所有质点在1.0 s 时的位移情况．(3)传播距离：Δx ＝v ·Δt ＝4×3.5 m＝14 m ＝(3＋1/2)×4 m.所以只需将波形向x 轴正方向平移2 m 即可，如图所示．(4)路程：因为n ＝Δt T /2＝3.51/2＝7，A 表示振幅，所以路程s ＝2An ＝2×0.2×7 m＝2.8 m ．位移：由于波动的重复性，经历时间为周期的整数倍时，位移不变，所以只需考查从图示时刻P 质点经T /2时的位移即可，由题图可知P 质点经T /2时的位移为0，所以经3.5 s 质点P 的位移仍为0.答案：(1)见解析 (2)见解析 (3)见解析 (4)2.8 m 0。
高中物理第十二章机械波第2节波的图像讲义含解析新人教版选修3_4
第2节波的图像1.正弦波在介质中传播时，波所到处的介质质点都做简谐运动。
2．波形图表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移，振动图像则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移。
3．从波的传播方向看，“上坡”的点向下运动，“下坡”的点向上运动，简称“上坡下，下坡上”。
一、波的图像的画法二、正弦波1．概念波的图像是正弦曲线，这样的波称为正弦波，也叫简谐波，如图所示。
2．介质中有正弦波传播时，介质中的质点在做简谐运动。
三、振动图像和波的图像1．振动图像表示介质中的“某个质点”在“各个时刻”的位移。
2．波的图像表示介质中的“各个质点”在“某个时刻”的位移。
1．自主思考——判一判(1)波的图像表示质点在各个不同时刻的位移。
(×)(2)只有横波才能画出波的图像。
(×)(3)波的图像表示波中各质点在某一时刻的位移。
(√)(4)简谐波中各质点做的是简谐运动。
(√)2．合作探究——议一议如图甲为波的图像，图乙为振动图像，波的图像外形上与振动图像相似，如何辨别它们？提示：可根据图像的横坐标的意义进行区别，若横坐标为时间t，表示振动图像，若横坐标为位置x，表示波的图像。
1．对波的图像的理解(1)波的图像是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”。
可以将波的图像比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”。
(2)简谐波的图像是正(余)弦曲线，是最简单的一种波，各个质点振动的最大位移都相等，介质中有正弦波传播时，介质中的质点做简谐运动。
(3)横波的图像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像中的位移正向的最大值，波谷即为图像中的位移负向的最大值，波形中通过平衡位置的质点在图像中也恰处于平衡位置。
2．由波的图像获得的三点信息(1)可以直接看出在该时刻沿传播方向上各个质点的位移。
(2)可以直接看出在波的传播过程中各质点的振幅A。
(3)若已知该波的传播方向，可以确定各质点的振动方向；或已知某质点的振动方向，可以确定该波的传播方向。
高中物理 12.2 波的图象 新人教版选修3-4
一、横波的图象 用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的 平衡位置 ，纵坐 标y表示某时刻各质点偏离平衡位置的 位移 .规定位移向上时y 取正值，向下时y取负值，在Oxy坐标平面内，得到一系列坐 标为(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，……的点，这些点的集合 就是这一时刻波的图象.波的图象有时也称波形图，简称波形.
借题发挥 由波的图象可直接看出该时刻沿波的传播方向上 各质点的位移和各质点的振幅，可以判断出各质点该时刻的 加速度方向.利用波的传播方向判断任一质点的振动方向或利 用任一质点的振动方向判断波的传播方向的方法很多，但只 要正确理解并掌握其中的一至两种，并能够熟练应用即可.
针对训练 如图4是一列简谐波某一时刻的波形图，下列说
三、振动图象与波的图象的比较 振动图像
波的图象
图象
横坐标 坐标
纵坐标
研究对象
时间
介质中各质点的平 衡位置
各质点在同一时刻 质点的振动位移
的振动位移
一个质点
介质中的大量质点
一个质点在不同时刻 介质中各质点在同一时
物理意义
的振动位移
刻的振动位移
随时间的 原有图形不变，图线 原有波形沿波的传播方
变化 随时间而延伸
一、波的图象的理解和应用 由波的图象可获取的信息 1.直接读出该时刻各质点的位移，间接判断回复力、加速度 情况. 2.介质中各质点的振幅.
3.已知波的传播方向，可知质点的振动方向.常用方法有： (1)带动法：后面质点依次重复前面质点的振动(如第1讲中所述). (2)上、下坡法：如图1所示，沿波的传播方向，“上坡”的质 点向下振动，如D、E、F；“下坡”的质点向上振动，如A、B、 C，简称“上坡下，下坡上”.
T 4
高中物理 第12章 机械波 第1节 波的形成和传播课件 新人教版选修3-4
②疏部：质点分布__最__疏____的位置
机械波
1．介质 (1)定义：绳、弹簧、水、空气等___波_____借以传播的物质。 (2)特点：组成介质的质点之间有_相__互__作__用_，一个质点的振动会引起相邻质 点的振动。 2．形成 机械振动在__介__质____中传播，形成机械波。 3．两个产生条件 (1)要有__振__源____。 (2)要有传播振动的__介__质____。
4．传递的三个特点 (1)介质中的机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只有 __振__动____这种运动形式。 (2)波是传递_能__量_____的一种方式。 (3)波可以传递__信__息____。
『判一判』 (1)在水平方向传播的波为横波。( × ) (2)在机械波中各质点不随波的传播而迁移。( √ ) (3)机械波的形成和传播中，所有质点同时运动，同时停止运动。( × ) (4)机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同。( √ ) (5)纵波指的是质点的振动方向和波的传播方向垂直的波。( × ) (6)横波中分密部和疏部，纵波中分波峰和波谷。( ×)
机械波按质点振动方向与波传播方向的关系可分为横波和纵波。
(1)(多选)关于介质中质点的振动方向和波的传播方向，下列说法正确的是(
) BC A．在横波中二者方向有时相同
B．在横波中二者方向一定不同
C．在纵波中二者方向有时相同 D．在纵波中二者方向一定不同
(2)如图所示，若一列横波在x轴上传播，a点是波传播方向上的某一质点， 则质点a的振动方向一定上下振动吗？
复习课件
高中物理 第12章 机械波 第1节 波的形成和传播课件 新人教版选修3-4
第十二章
机械波
〔情 景 切 入〕 波是常见的运动现象，自然界里有各种各样的波，其中水波、声波是我们 熟悉的。那么，波是怎样产生的？它有哪些规律？ 〔知 识 导 航〕 本章在机械振动的基础上学习波动的基础知识。波动是振动在介质中的传 播而形成的，是自然界中一种普遍的运动形式。本章通过波的形成、波的描述 、波的图象、波的传播规律、波的反射、折射、干涉、衍射等现象来学习波的 基础知识，了解波的特性，为以后学习打下扎实的基础。 波动是以振动为基础的一种运动形式，它研究的是波的传播方向上参与波 动的一系列质点的运动规律。因此机械波的形成就构成了本章的难点，而形象 的描绘机械波传播的波的图象是本章的重点。
高中物理专题2机械波的理解和应用课件教科选修34教科高二选修34物理课件
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(4)T＝vλ＝02..50 s＝4 s，而 Δt＝1 s＝T4，在T4内波传播4λ，经T4后的 波形如图中虚线所示．
答案 见解析
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二、波的图像与振动图像的区别和联系 面对波的图像和振动图像问题时可按如下步骤来分析： (1)先看两轴：由两轴确定图像种类． (2)读取直接信息：从振动图像上可直接读取周期和振幅； 从波的图像上可直接读取波长和振幅． (3)读取间接信息：利用振动图像可确定某一质点在某一时 刻(shíkè)的振动方向；利用波的图像可进行波传播方向与某一 质点振动方向的互判． (4)利用波速关系式：波长、波速、周期间一定满足 v＝Tλ＝
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5．(多选)如图5甲所示的y－x图像表示一列(yī liè)简谐波在沿x轴 方向传播时的波形图，则图乙所示的y－t图像表示的是 ()
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图5
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A．当这列波沿x轴正方向传播时，表示a质点的振动图像 B．当这列波沿x轴负方向传播时，表示a质点的振动图像 C．当这列波沿x轴正方向传播时，表示b质点的振动图像 D．当这列波沿x轴负方向传播时，表示b质点的振动图像 解析(jiě xī) 如果这列波沿x轴正方向传播，a质点应向上运动，b 质点应向下运动，振动图像表示的是a质点的振动图像；如果 这列波沿x轴负方向传播，a质点应向下运动，b质点应向上运 动，振动图像表示的是b质点的振动图像． 答案 AD
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3．如图3所示的横波正在沿x轴正方向传播，波速为0.5 m/s.请 回答下列问题：
图3 (1)质点P此时速度方向如何？加速度方向如何？ (2)质点K和P哪个(nǎ ge)先回到平衡位置？ (3)经过半个周期，质点L的位移和路程分别等于多少？波传 播的距离是多少？ (4)请画出此波经过1 s后的波形曲线．
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专题：机械波的图象
金题精讲
题一
题面：在空气中波长为3.4 m的声波，进入水中，其频率为Hz，波长为
m（已知声波在空气中的传播速度为340m/s ，在水中的传播速度为1450m/s）。
题二
题面：如图所示，位于介质I和II分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波。
若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则（）
A．f1＝2f2，v1＝v2 B．f1＝f2，v1＝0.5v2
C．f1＝f2，v1＝2v2 D．f1＝0.5 f2，v1＝v2
题三
题面：某简谐横波沿x轴正向传播，波速为
v=10m/s，某时刻波的图象如图所示。
下列说法正确的有（）
A．b向下运动
B．e有正向最大速度
C．d有正向最大加速度
D．b和f速度相同
E．b和f加速度相同
题四
题面：某简谐横波沿x轴正向传播，波速为v=10m/s，某时刻波的图象如图所示。
从该时刻开始计时，画出再经过 t=0.7s时刻的波的图象。
题五
题面：一列横波在x轴上传播，t1=0时刻的波形如图中实线，t2=0.5 s时刻的波形如图中虚线。
求：
（1）这列波的可能传播速度；
（2）若周期T>0.2 s，向右传播，求波速。
课后拓展练习
注：此部分为老师根据本讲课程内容为大家精选的课下拓展题目，故不在课堂中讲解，请同学们课下自己练习并对照详解进行自测.
补充练习：
题一
如图所示，沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200 m/s，下列说法中正确的是( )
A．从图示时刻开始，经过0.01 s质点a通过的路程为0.4 m
B．从图示时刻开始，质点b比质点a先到平衡位置
C．若此波遇到另一列波并产生稳定的干涉条纹，则另一列波的频率为50 Hz D．若该波在传播中遇到宽约3.999 m的障碍物能发生明显的衍射现象
题二
一列简谐横波以1 m/s的速度沿绳子由A向B传播，质点A、B间的水平距离x ＝3 m，如图所示，若t＝0时质点A刚从平衡位置开始向上振动，其振动方程为y
＝2sin π
2
t cm，则B点的振动图象为下图中的( )
题三
两列简谐波沿x轴相向而行，波速均为v＝0.4 m/s，两波源分别位于A、B处，t ＝0时的波形如图所示．当t＝2.5 s时，M点的位移为______cm，N点的位移为___cm.。