10.1机械波的形成与传播
10.1 机械波的产生和描述
10.1.1 机械波的产生 10.1.2 波振面 波射线 10.1.3 波的频率、波长和波速10.1.1 机械波的产生
波动: 振动的传播过程称为波动.
机械波: 机械振动在媒质中的传播.
媒质: 传播机械振动的媒介物. 例：空气、水、弦线等. 质元: 组成媒质的基本单元. 振动波速: 质元振动的快慢. 波速: 波动的传播速度称为波速.
10.1.2 波振面 波射线
波阵面: 在波传播过程中的任一时刻，媒质中 各振动相位相同的点联而成的面. 波 前: 波传到最前面的波阵面叫波前. 球面波:波阵面为球面的波叫球面波. 平面波:波阵面为平面的波叫平面波.
波射线: 沿着波的传播方向作一些带箭头的线 称为波射线.
在各向同性的均匀介质中，波射线恒与波 阵面垂直.
u f
机械波产生条件 波源: 作机械振动的物体. 媒质: 传播机械振动的媒介.
波的分类 横波: 质元振动方向与波的传播方向相互垂 直的波. 纵波: 质元振动方向与波的传播方向相互平 行的波.
注意
1. 波动只是振动状态（相位）的传播，媒质中 各质元并不随波前进，各质元在各自的平衡位 置附近振动. 2. 波速的大小由媒质的特性决定，它不是质元 的振动速度. 3. 振源得以持续振动是外界不断馈入能量所致. 例：弹性绳索上横波的传播.
10.1.3 波的频率、波长和波速
波速(u): 单位时间内某一确定的振动状态传 播的距离. 波长(): 同一波射线上两个相邻的振动状态 相同的质元之间的距离.
周期(T): 波前进一个波长的距离所需要的时 间. 频率(f ): 单位时间内通过波射线上某点的完 整波的个数.
u f
u
T
1 f T
机械波的形成和传播含和视频PPT课件
2020/9/30
可编辑
二、机械波的分类及其特点
思考：地震波是横波还是纵波？
地震波既有横波又有纵波
二、机械波的分类及其特点
思考：水波是横波还是纵波？
水波既不是横波也不是纵波，叫做水纹波
本节课学习的内容：
认识波 波是如何形成的
波的特点 波的分类
思考：振动与波动的区别和联系？
1．区别 振动是一个质点的往复运动，而波动是介质
第二章 机械波
第一节 机械波的形成和传播
一生、活机中械的波机的械形波成与传播
机械振动在介质中的传播形成机械波
请点击手
机械波产生的条件： 振源（波源）
介质
即引起初始振动的装置
即能够传播振动的物质
注：有振动不一定存在波，有波一定存在振动
固、液、气
一、机械波的形成与传播
为什么绳上各点都能动起来呢？凹凸相间的波是怎样形成的呢？
5.波在传递振动形式的同时，也传递能量和信息。
二、机械波的分类及其特点 横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。 横波的特点： 波峰 波谷
绳 波
纵波：质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上。
纵波的特点： 疏部 密部
弹 簧 波
二、机械波的分类及其特点
思考：声波是横波还是纵波？
声波是纵波
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2020/9/30
可编辑
C.有机械波就一定有机械振动 D.机械波是机械振动在介质中的传播过
程，它是传递能量的一种方式
<2>、区分横波和纵波是根据（ C ）
A．是否沿水平方向传播 B．质点振动的方向和波传播的远近
做机械振动的物体,放在媒质中,会引起媒质中各质元依次振动起来.
2 2 1 A 2
ΔS
㈡波的能流
v
v
• 在波动中，能量也是以波速v向外传播的 ⒈能流：单位时间通过某一截面的能量 若面元ΔS与波速v垂直，则能流 = VS ⒉能流密度：单位时间通过单位截面的能量 能流密度=εV ⒊平均能流密度：单位时间通过单位截面的 2 2 平均能量, I V 1 A V 2
x sin 2 ( t V )dv
x 体元总能： dE 2 A2 sin2 (t V )dv
体元的动能和势能总是相等的，同时达到最大，同时达 14 到最小，总能量不是常数
x 体元总能： dE 2 A2 sin2 (t V )dv
⒉能量密度（媒质中单位体积的能量）
1 2 2 写成矢量形式： I 2 A V
16
⒋用平均能流密度讨论平面波与球面波的振幅
⑴平面波 若媒质不吸收能量, 显然：
I1 S1 I 2 S2 , S1 S2 , I1 I 2
1 2 2 2 A1 V 1 A2 V , A1 A2 2 2 2
kV , k ,V 表示
y A cosk (Vt x )
若原点处质元初相不为零，而为φ，
x 则波方程为： y A cos[ (t V ) ]
只要适当选择坐标原点或计时起点，总可化 为φ=0情况
7
例1：已知波方程为 y 0.02cos (100t x ) （单位：m,s） x y 0.02cos (100t x ) 0.02cos100 ( t 100 ) 求波的振幅、频率和波长 x x A cos 100 (t2V v , v 50 ;V v , 2 ) A cos 2 v(t 100 解：y V) vx 2 A cos (2vt 2V ) A cos (2vt x)
机械波教案
第十章机械波§10.1 波的形成和传播教学目标：1、知道直线上机械波的形成过程并归纳出形成条件2、知道什么是横波，知道波峰和波谷；知道什么是纵波，知道疏部和密部3、知道“机械振动在介质中的传播，形成机械波”，知道波在传播运动形式的同时也传递了能量教学重点：1、理解波的形成及条件的归纳2、掌握波的传播过程及重要特点教学难点：质点的运动及运动形式的传播的区分教学仪器：波动演示仪、绳的传播、纵波的形成教学过程：一、引入：问1：平静的水面上投入一颗石子，我们会看到什么现象？答：波――水波――（机械波）问2：实际生活中这种运动形式还有哪些？学生讨论、回答、总结：机械波：水波、声波、地震波电磁波：无线电波、微波、光波这一章学习机械波的知识二、新课教学1．波的形成和传播(通过几个实例归纳出形成条件)（1）机械波的形成条件波源传播介质（可以先通过实验观察、总结）（2）机械波的传播过程：（以绳波为例进行分析）介质的各部分存在相互作用，一部分振动时，会引起相邻部分发生振动，使振动从发生的区域向远处传播问题研究完毕，解决问题3：纸船不会“随波逐流”，而是上下振动。
2．横波和纵波（演示比较绳波和弹簧波）（1）横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波。
波峰：波谷：例如：绳子的波、水波；（2）纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波。
密部：疏部：例如：弹簧的波、声波；3．机械波（1）机械振动在介质中的传播，形成机械波问题讨论：波传播什么？（2）波传播的是什么？波传播的不是质点，是振动方式，是能量，还可以传递信息。
oA 三、练习和总结：1．下列关于机械波的说法正确的是（ ） A ．有机械振动就有机械波 B ．有机械波就有机械振动C ．没有机械振动就没有机械波D ．没有机械波就没有机械振动 2．在机械波中有（ ）A ．各质点都在各自的平衡位置附近振动B ．相邻质点间必有相互作用力C ．前一质点的振动带动相邻的后一质点振动，后一质点的振动必落后于前一质点D ．各质点也随波的传播而迁移 3．区分横波和纵波的依据是（ ） A ．沿水平方向传播的叫横波B ．质点振动的方向和波的传播的远近C ．质点振动的方向和波的传播的方向D ．质点振动的快慢4．在一平静的湖面上漂浮着一轻木块，向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于木块的运动情况，以下正确的是（ ）A ．为“随波逐流”木块将被推至远处B ．因为不知道木块离波源的远近，它可能被波推动，也可能不被波推动C ．无论木块离波源的远近如何，它都不可能被波推动，最多只能在湖面上做上下振动D ．木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力大小等情况有关5．A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 是一条绳子上的七个点，当绳子的A 端振动时，向右形成如图所示的绳波，①在图上标出各点的位移方向②波刚传到G ，则波源已振动了多少个周期？绳上的C 点已振动多少个周期？§10.2 波的图象教学目标：1．理解波的图象的意义，知道波的图象的横、纵坐标各表示什么物理量，知道 什么是简谐波2．能在简谐波的图象中知道一些振动传播的特点及质点振动的振幅3．已知某一时刻某简谐波的图象和传播方向，能画出下一时刻的波的图象，并 能指出图象中各个质点在该时刻的振动方向教学重点：波的图象的意义、根据图象理解质点的运动和振动的传播情况 教学难点：区别波的图象和振动图象 教学仪器：波的传播课件演示 教学过程：一、复习引入1．对机械波你了解了多少要点？（分类、传播特点等）2．机械波是机械振动在介质中的传播，如何把它描述出来？（可以用图象表示）二、新课教学1．波的图象横坐标x表示在波的传播方向上各个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在xoy平面上，画出各个质点的平衡位置x与偏离平衡位置的位移y的各个点连成曲线根据以上方法画出横波的图象如下图（与波形相似）根据以上方法画出纵波的图象与上图相似（与波的形状无相同之处）意义：描述了波在传播过程中某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移情况2．波的图象分析（1）在单位时间内某一波峰或波谷（疏部或密部）向前移动的距离等于波速介绍从某一时刻某简谐波的图象和传播方向，画出下一时刻波的图象的方法（2）波形曲线是正弦曲线，表示的波叫简谐波。
机械波的形成和传播分享资料
19
典例精析 三、振动与波的关系
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及远地还在振动，所以波将继续传播，选项D错误. 答案 AB
20
课堂要点小结
波的形 成和传 播
产生的条件
波源 介质
分类
横波 纵波
质点振动特点
传播
振动形式
能量和信息
返回
21
自我检测区
123
22
123
1.(机械波的形成及特点)以下对机械波的认识正确的是( ) A.形成机械波一定要有振源和介质 B.振源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全相同 C.横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移 D.机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早一些振动
9
三、横波和纵波
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问题设计
2011年3月日本东北部海域发生里氏9.0级强震，其引发的海啸加 上核泄漏事故给日本带来巨大的损失.我们可以观察到当地震发 生时，地面会产生前后或左右晃动，也会产生竖直方向的振动， 你知道这是为什么吗？ 答案 地震波有横波和纵波，不同的波引起地面的振动不同.
10
三、横波和纵波
27
28
那个质点称为波源.
(4)由于绳中各质点之间存在着相互作用力，作为波源的质点就
周围质点振动，周围质点又依次 邻近质点振动，于是
振动就在绳中 带动
地传播.
带动
由近及远
5
二、机械波 返回
问题设计
把一个闹钟放在真空罩内，当闹钟的小锤敲打铃铛的 时候，我们听不到声音，你知道其中的奥秘吗？ 答案 声波在真空中不能传播，说明声音的传播需要 介质.
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(1)由甲图可知，t＝ T 时，质点8未到达波峰，正在向上振动， 质点12、16未振动. 2
机械波的形成和传播 高二物理
一、波的形成及特点
1.波的形成(以绳波为例) (1)一条绳子可以分成一个个小段，这些小段可以看作一个个相连 的质点， 这些质点之间存在着弹性力的作用. (2)当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻的质点，使它也上下振动.这个 质点又带动更远一些的质点…绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面 的质点总比前面的质点 迟 一些开始振动.
针对训练2 如图所示，一列绳波沿着绳由左向右传播，A是波源，t时 刻，波刚传到B点.下列说法正确的是 A.质点C在t时刻的振动方向向下 B.质点D的起振方向与A相反 C.质点B在t时刻的振动方向向下
√D.波源A开始振动时振动方向向上
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1.(波的形成)如图所示为某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4…为绳上
1234
3.(横波和纵波)关于横波和纵波，下列说法正确的是 A.质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫纵波 B.质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫横波 C.横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部
√D.地震波是横波，声波是纵波
1234
解析 质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波，A错误； 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波，B错误； 横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部，C正确； 地震波有横波也有纵波，空气中的声波是纵波，D错误.
C.t＝34T时质点 11 的运动方向向下 D.t＝T 时质点 17 开始向下运动
1234
2.(波的特点)关于波的形成和特点，下列说法正确的是 A.随着波的传播，介质中各质点都在沿波的传播方向运动 B.随着波的传播，介质中的各质点也将由近及远地迁移出去
√C.传播波的过程中相邻各质点间必有相互作用力
答案 见解析图
解析 由波的传播特点可知，介质中先振动的质点将带动它后面的质点 振动，后面质点的振动是前面质点振动的重复，比较沿波传播方向上相 邻的两质点，可知后面质点的振动总是滞后于前面的质点.题图中质点c 和g此时在最大位移处，速度为零，无速度方向可言. 若以此时最大位移处的c点为参考点，由波的传播方向和传播的特点可 知，d点相对于c点为后面的质点，d点的振动滞后于c，要追随c运动到 负的最大位移处，所以速度方向向下，e、f依次跟上，速度方向都向下； b的振动超前，已从负的最大位移处回振，所以速度方向向上； a超前b，已回到平衡位置，速度最大也向上； 同理以g点为参考点，可知h点速度方向向上，如图所示.
机械波的形成与传播高二物理机械波PPT课件北京海淀
联系：振动是波动的原因，
波动是振动的传播。
波是一种重要而又普遍的运动形式，也是高中物理学习的一个难点．课 本对波的概念没有由定义出发，而是从单个绳波开始，讲解波的产生和 传播
此图只能简 单的定性说 明波形是什 么样的，比 较粗糙。
做好演示实验，通过实验让学生看到：各质点都 在原位置做振动，并不前进，所以传播的只是振 动形式。
机械波的形成和传播
一、机械波的形成过程
1、建立简化的物理模型：将软绳简化为若干质点连接而成，一维波传播 模型。
机械振动在（弹性）介质中的传播形成的波叫机械波
2.机械波形成的原因：介质内部各质点间存在着相互作用力
3.机械波形成的条件
①波源 ②有传播振动的这种介质
二、机械波的传播特征 ①质点以它的平衡位置为中心做简谐运动，但后一个质点开始振动的时刻 总是落后于前一个质点。（引申：前面的质点引起后面相邻质点的振动。 后面判断质点振动方向、波传播方向时，很有用）；
横波与纵波
• 再用波动演示器模拟。 • 观察总结：后一个质点总是比前一个质点 迟一些开始振动。 • 横波与纵波的特征好理解：（略）
•纵波和横波相比，以横波为主，下列说法中正确的是 (B) A．有机械振动，就一定会产生机械波 B．有机械波就一定有机械振动 C．介质中有机械波传播时，各质点的振动方向 与波的传播方向总是相同 D．介质中有机械波传播时，各质点在各自的平 衡位置附近振动的同时，也随波迁移
②机械波向外传播是振动形式的传播，介质中各质点不随波发生迁移；
③波是传递能量的一种方式。
三、波的分类
横波与纵波
• 先演示弹簧中传播机械波的情况，分析此 现象,明确该现象传播的也是一种振动形式。
•纵波和横波相比，以横波为主，书中多数例子都是横波
机械波的形成与传播
机械波的形成与传播教材分析：本节课是教科版高中物理选修3-4第二章《机械波》的第一节，前一章研究过机械振动，描述一个质点作振动的情形，本章研究一群质点形成的波动。
从教材结构看，这一部分呈现了从具体直观到抽象的认知过程。
从具体的绳波出发，引出对机械波的形成和传播的认知，本节教学重在使学生掌握机械波的形成过程及传播规律。
《机械振动》一章中对振幅、频率和受迫振动有所认识，本节问题中可以涉及，从各质点都做受迫振动方面分析，学生理解起来就少了一些障碍，同时也为下一节的教学降低了台阶。
教学目标：1、知识目标：①知道直线上机械波的形成过程②知道什么是横波,波峰和波谷③知道什么是纵波,密部和疏部④知道“机械振动在介质中传播，形成机械波”，知道波在传播运动形式的同时也传递了能量2、能力目标：①培养学生进行科学探索的能力②培养学生观察、分析和归纳的能力③培养学生的空间想象能力和思维能力教学重点、难点分析机械波的形成过程及传播规律是本节课的重点，也是本节课的难点。
教学方法实验探索和课件辅助教学教学资源PPT课件、钢锯条、丝带、音叉等演示器材教学过程2、绳子一端固定，手拿另一端水平拉直，上下抖动．看到什么现象？对于第一个问题，学生思考作出类似回答：以击水点为中心，振动（波浪）远离中心向四周传播，直到很远录像播放演示水波，激发兴趣。
对于第二个问题，学生思考作出类似回答：看到一列凸凹相间的波形（振动形式）向绳子的另一端传去展示绳波演示实验：手握绳的一端使其做简谐运动,其余的点运动不运动?做何运动?新课教学:绳波的形成过程：1．绳子各部分看成许多质点组成，各部分之间存在着相互作用的弹力．2．前一个质点带动后一个质点，后一个质点摸仿前一个质点，后一个质点比前一个质点振动迟．3．振动的形式传播出去形成波．观看课件: 横波的形成一.机械波的形成和传播1、波的形成条件：①波源：能够产生振动的物体或质点②介质：传播机械振动的物质总结：通过实验观察可见波产生的条件是：不但要有波源而且还要有介质，两者缺一不可2、机械波形成过程：教师解说: 波的形成和传播过程的特点机械波的概念：机械波就是机械振动在介质中的传播过程二．横波与纵波按质点振动方向与波的传播方向的关系，机械波可分为横波与纵波两类横波：质点振动方向与波的传播方向垂直，呈凹凸相间的波形纵波：质点振动方向与波的传播方向在同一直线上，呈疏密相间的波形观看课件，教师讲解总结。
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· · · ·· · · · O · 4 · 8 · x/m 2 6 10 · · · · · · －0.2 · ·
t=0时刻 t=T/4时刻 t=T/2时刻
0.2 y/m
t=3T/4时刻
注意: 当振源做简谐振动时，所形成的机械波叫做简谐波, 简谐波形是正(余)弦曲线.
三. 波的图象的作用 1) 可以直接找出质点的坐标和 加速度方向. 2) 可以判断各质点的振动方向. 法一： 前质点带动法：以某质点为参照， 0
理解注意:
1) 质点振动一个周期, 波向前传播一个波长的距离.
· · · ·· · · · O · 4 · 8 · x/m 2 6 10 · · · · · · －0.2 · ·
0.2 y/m
[练习]有一振源可产生的周期是1×10-3s 的波,并能在介质中以300m/s的速度传播, 求这列波的频率和波长. 解: 因为波的频率等于振源的频率f = 1/T= 1/1×10-3Hz = 103Hz. 据v =λf,变形 代值有λ = v /f=300/ 1× 103 = 0.3m .
0
法三 ：
波形平移法 -波的图象沿波的传播方向作匀速直线运动, 其平移距离满足△x = v△t .（ v---传播速度； △t----传播时间 ） y/cm
△x
V传
A
V振
A` 0 x /m
y/m
A
0
1
B
2
x /m
y/cm
A B
E
0
C
x /m
D
y/cm
A
C
x /m
B
作业：
第三节 波长 频率和波速
3) 机械 波从一种介质进入另一种介质时频率f 不变, v变化.波长λ也随之变化. [练习]声波在钢轨中传播速度远大于在空气中的传播速 度,当声音由空气传到钢轨中时,
A. 频率变小,波长变大 B. 波长变小 ,频率变大
C. 频率不变,波长变大 D. 频率不变,波长变小
二. 波的图象与振动图象的比较 波的图象 y 振动图象 x
图象
物理 意义
2 4
6
x
2 4
6
t
表示了介质中的所有质
点在同一时刻相对平衡位置 的位移.(群像图)
表示了单个质点在不同 时刻相对平衡位置的位.(跟 踪图)
作用
波 形 变 化
直接读出波长、波幅
直接读出周期、振幅
y
2 4 6
x x
2 4 6
t
波形平移
波形顺势沿伸
A.向左 B.向右 C.向上 D.向下
B
[练习].机械波在传播过程中, 说法正确的是
A. 介质中的质点随波迁移
B. 波源的振动能量随波传递 C. 质点振动的频率随着波的传播而减小 D. 振源的能量靠振动质点的迁移来传递 [练习] A、B、C、D 、E是一条绳上的五个点,当绳子 振动时,形成如图所示的向右传播的横波,试在图中 标出此时A、B、C、D 、E各点的位置,并用箭头表 明以上五个质点在这一时刻的速度方向.
第十章
机械波
第一节 机械波的形成与传播
演示一：长绳上波的形成
一. 机械波 1. 什么叫做机械波? 机械振动在介质中的传播形成机械波. 2. 产生机械波的条件
1) 机械振动
2) 介质
真空中的小铃铛
[练习]关于机械波的下列说法正确的是(
A. 有机械振动就有机械波 B. 有机械波就一定有机械振动 C. 机械波是机械振动在介质中的传播. D. 没有机械波就没有机械振动
V振 V传
A
V振
V传 V振 B V振
0
x /m
V传
练习：简谐横波某时刻的波形图线如图所示.由此图可知
A.若质点a向下运动,则波是从左向右传播的 B.若质点b向上运动,则波是从左向右传播的 C.若波从右向左传播,则质点c向下运动 D.若波从右向左传播,则质点d向上运动 y/cm a d b c x /m
一. 描述机械波的几个概念
1. 波长
在波动中, 对平衡位置的位移总是相等的 两个相邻质点间的距离,叫做波长. y λ 理解注意: 1) 位移总相等 λ 0 λ λ x
2) 质点总相邻
2. 波的周期(频率)
在波动中, 波的周期(频率)等于质点的振 动周期(频率). 3. 波速 波沿传播方向作匀速直线运动, 波速v =λ/T = λf
8
6 2 0.3 0.5 1.5
y/cm
பைடு நூலகம்
2
4
x /m
确定波源位置，看能直接带动此质-8
点振动的前质点的位置, 若在上方, 则向上振动, 若在下方, 则向下振动. y/cm V B A` B` A 0
x /m
法二 ：
直角不含波形法 -- 选定研究质点，作 出V振 与V传 , 两者构成的直角应不含波形. y/cm
)
演示二:实物演示并分析各质点的运动情况
3. 机械波的传播特点 1) 介质中的质点只在平衡位置附近振动,质点并不随波迁移. 2) 机械波传播的只是质点的振动形式和能量. 3) 介质中前质点带动后质点振动而形成机械波, 故波 前总是代表着振源起振时的信息.
[练习] 如图所示为波沿着一条右端固定 的绳子传播到B点形成的波,由图可判断 A 出A点开始振动的方向是
A
B
C
D
E
F
G
二. 机械波的分类 1. 横波
波的传播方向与质点的振动方向垂直: V传⊥ V振
波峰、 V振 V传
波谷
V振
密部、
V传 疏部 2.纵波 波的传播方向与质点的振动方向平行: V传∥V振 2.地震波既有横波也有纵波. 3. 水面波可以看作为横波 4. 固体既能传播横波，也能传播纵波；液体和气体 只能传播纵波
注意: 1. 声波是纵波
第二节. 波的图象
一. 波的图象描绘 描点作图法 • 横轴x 表示在波的传播方向上各 质点的平衡位置; y
•纵轴y 表示各质点相对平衡位 置的位移.
•横波 规定在平衡位置上方的位移 为正,下方的位移为负.
0
x
二. 波的图象的物理意义
表示介质中的各个质点在同一时刻 时刻相对平衡位置的位移.(群像图)
[练习]如图所示为横波波形,波速 v=60m/s,向右传播,则 A.各质点振幅为2cm,周期为2.5s
B.x=6m的质点的速度最大且
沿y轴正向 C. x=24m的质点的振动周期为0.4s D. x=6m的质点的加速度方向为y轴 正向,且正在增大.
y/cm
2
0
-2
6
12
18 24
30
x/m
2) 波的传播速度由介质决定;波的周期(频率) 由振源决定,波长由以上两者共同决定.