高中物理课件第七章第二讲《机械波及波动图像》

平衡位置附近 振动，并不随波 迁移 ． (2)介质中各质点的振动周期和频率都与 波源 的振动周期
和频率相同，而且各质点开始振动的方向与波源开始 振动的方向相同 ，即各质点的振动方式与波源的振动
方式完全一致．
(3)经过一个周期，质点完成一次全振动，通过的路程等 于 4倍的振幅 ，其实际位移是零．
机械波在传播过程中，若振源突然停止振动，而机械波 仍继续向前传播．
2．简谐横波在x轴上传播，某时刻
的波形如图7－2－1所示，已知
此时质点F沿y轴负方向运动，
则
()
A．此波向x轴负方向传播
B．质点D此时向y轴负方向运动
C．质点E的振幅为零
D．质点B将比C先回到平衡位置
解析：根据F点的振动方向可判断波沿x轴负方向传播，波 上任意质点的振幅都相等． 答案：AB
1．传播方向不确定出现多解 波总是由波源出发，并由近及远地向前传播．波在介质 中传播时，介质中的各个质点的振动情况可以根据波的 传播方向确定．反之亦然．但是，如果题中的已知条件 不能确定波的传播方向或者不能确定质点的振动方向， 则需要分情况进行讨论，此时就会出现多解现象．
二、描述机械波的物理量 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，用λ表示．
2．波速 波在 同一种均匀介质 中匀速传播，波速就是指波在介 质中的传播速度．
3．频率 由 波源 决定，它等于波源的 频率 ．
4．波长、波速和频率的关系 (1)公式关系：v＝ λf . (2)适用条件：v＝λf对机械波、电磁波均适用． (3)决定因素：机械波由一种介质进入另一种介质时，由
的是
()
A．a处的波形是P波，c处的波形是L波 B．a处的波形是L波，c处的波形是P波 C．观测台T到震源的距离约是43.2 km D．观测台T到震源的距离约是66 km
一、机械波的产生及特点 1．机械波的形成与产生条件 (1)定义：机械振动在 介质 中传播，形成机械波．
波形曲线是正弦曲线的波叫简谐波． (2)形成：介质可以看成是由大量质点构成，相邻质点间有相
互作用力．当介质中的某一点发生振动时，就会带动它 周围的质点振动起来，形成机械波． (3)产生的条件：①有 波源，②有介质 ．
速度、加速度(包括大 (3)任意一质点在该
小、方向)
时刻加速度方向
两种图象 比较内容
振动图象
波的图象
图象变化
随时间推移图象 延续，但原有形 状不变
随时间推移图象 沿传播方向平移
一完整曲线对应 横坐标
一个周期
一个波长
2．波的传播方向与质点振动方向的确定 (1)根据波的传播特性判断
确定该质点前边相邻的一质点的位置，根据这一质点此 时的位置，确定要判定质点的振动方向． (2)“上下坡”法 沿波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向上 振动，简称“上坡下，下坡上”．
1．机械波在给定的介质中传播时，下列说法正确的是 ()
A．振幅越大，则波传播的速度越快 B．振幅越大，则波传播的速度越慢 C．在一个周期内，振动质点走过的路程等于一个
波长 D．振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用
的时间越短
解析：波的传播速度由介质决定，故A、B错误．在一个 周期内，振动质点只是在自己的平衡位置附近上下振动， 路程为4A，C错．由于在给定的介质中，故波速一定，由 v＝λf可知D正确． 答案：D
Δx＝(n＋ )λ
则λ＝
m.当n＝0时，λ1＝5.6 m，当n＝1时，λ2＝2.4 m，
波长只有这两个数值能满足波长大于2 m的条件．
由T＝ ，解得T1＝0.28 s，T2＝0.12 s. 答案：AB
(2009·四川高考)如图 7－2－2所示为一列沿x轴负 方向传播的简谐横波，实线 为t＝0时刻的波形图，虚线 为t＝0.6 s时的波形图，波的周期T>0.6 s，则
传播速度． (2)波速的大小完全由介质和波的性质决定，与波的频率
无关． (3)在同种介质中，纵波和横波的传播速度是不同的．
3．关于机械波的频率 (1)在波的传播过程中，介质中的各质点均做受迫振动，各质
点的振动频率都等于波源的振动频率． (2)当波从一种介质传播到另一种介质时，波的频率保持不变．
波速与振动速度不同，波速是介质中波的传播速度， 振动速度是指质点的振动速度，波动中各质点都在平衡位 置附近做变速运动，而波在均匀介质中是匀速传播．
D．该波由a传播到b可能历时7 s
[思路点拨]
[课堂笔记] 由振动图象知该波的振幅应为10 cm，A错误；
a、b之间的距离满足10.5 m＝kλ＋ λ(k＝0,1,2，…)，则λ
＝
m(k＝0,1,2，…)，根据k的取值，波长不能为8.4 m，
B错误；由振动图象知周期T＝4 s，波速v＝
(k＝
0,1,2，…)，根据k的取值，波速不能为10.5 m/s，C错误；该
波由a传播到b用时t＝ ＝4k＋3(k＝0,1,2，…)，根据k的取
值知，选项D正确．
[答案] D
(1)波的多解问题是高考中的热点，分析多解问题的关键是 明确形成多解的可能情况．
(2)波的多解问题的解法比较灵活，主要从以下三个方面考虑． ①波传播的距离和波长关系；②传播时间与周期关系； ③波传播的方向．
2．(2010·石家庄模拟)汶川地震主
要是印度洋板块的移动挤压，
造成板块缓慢积累的能量突然
释放而引起的强烈振动．地震波分三种：纵波(P波)，vP＝ 9.9 km/s；横波(S波)，vS＝4.5 km/s；面波(L波)，vL＝1.4 km/s.若某地震观测台T记录到的地震曲线如图7－2－6所
示，在曲线上测得P波与S波的时间差为8 s．下列说法正确
1．对波长的理解 (1)在波的传播方向上，两个相邻的、振动步调总是相同的质
点间的距离． (2)质点振动一个周期，波传播的距离． (3)在横波中两个相邻的波峰(或两个相邻的波谷)之间的距离；
在纵波中两个相邻的密部(或两个相邻的疏部)之间的距离． (4)波长反映了机械波在传播过程中的空间周期性．
2．对波速的理解 (1)波在均匀介质中匀速传播，波速就是指波在介质中的
1．(2009·重庆高考)同一音叉发出的声波同时在水和空气中
传播，某时刻的波形曲线如图7－2－5所示．以下说法正
确的是
()
A．声波在水中波长较大，b是水中声波的波形曲线 B．声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线 C．水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线 D．空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形曲线
3．一点的右方，一列简谐波沿水平绳向右传播，
波速为20 m/s，波长大于2 m．某时刻，b点达到波
峰位置，而a点正处于平衡位置且向上运动．则这
列波的周期可能是
()
A．0.12 s
B．0.28 s
C．0.168 s
D．0.84 s
解析：如图所示，a点向上运动，b点达到波峰且在a点的 右方，满足这一条件的关系式为
()
A．波的周期为2.4 s B．在t＝0.9 s时，P点沿y轴正方向运动 C．经过0.4 s，P点经过的路程为4 m D．在t＝0.5 s时，Q点到达波峰位置
[思路点拨] 解答该题应注意以下几点： (1)由实线波至虚线波所需时间． (2)t＝0.5 s及t＝0.9 s时的波形． (3)振动方向的判断方法，“上坡下，下坡上”．
B．经过0.25 s时，质点Q的加速度大于质点P的加速度 C．经过0.15 s时，波沿x轴的正方向传播了3 m D．经过0.1 s时，质点Q的运动方向沿y轴正方向
[思路点拨] (1)首先识别哪一个是波动图象，哪一个是振 动图象，两者间的联系纽带是周期与振幅． (2)再从振动图象中找出某一质点在波动图象中的那一时 刻的振动方向，然后再确定波的传播方向及其他问题．
解析：波的频率取决于波源的振动频率，与介质无关，故 同一音叉发出的声波在水中与在空气中传播时频率相 同．但机械波在介质中传播的速度只取决于介质性质，与 波的频率无关．声波在水中传播的速度大于在空气中传播 的速度，再由v＝λf知，声波应在水中的波长较大，对应于 题图中波形曲线b，故只有A正确． 答案：A
[答案] AC
解决此类题的关键是搞清振动图象与波动图象的区别 与联系.
(2008·天津高考)如图7－2－4所示，一列简谐横波
沿直线由a向b传播，相距10.5 m的a、b两处的质点振动图
象如图中a、b所示，则
()
A．该波的振幅可能是20 cm
B．该波的波长可能是8.4 m
C．该波的波速可能是10.5 m/s
[课堂笔记] t＝0时刻从乙图可知甲图中P点振动方向沿y轴 负向，所以甲图中波沿x轴正方向传播，甲图中各个质点的 振动周期相同，均为0.2 s；经过0.35 s即7/4个周期，质点P 位于正的最大位移(即波峰)，而质点Q正离开平衡位置向y 轴负方向运动的过程中，位移还未达到最大值，故A正确； 经过0.25 s即5/4个周期，质点P处于负向最大位移，而质点 Q的位移未达到最大值，加速度与位移大小成正比，故B错； 根据波速公式v＝ ＝20 m/s，根据s＝vt可知C正确；经过 0.1 s即1/2个周期，质点Q的运动方向沿y轴负方向，故D错．
4．时间间隔与周期关系不确定出现多解 在波向前传播的过程中，质点在各自平衡位置两侧做简 谐运动．由于简谐运动具有周期性而出现多解． 即若某一时刻t各振动质点形成一波形，经过时间Δt＝ nT(n＝0,1,2，…)，各振动质点将回到原来状态，则t＋Δt ＝t＋nT时刻的波形与t时刻的波形重合．
解决波动图象中的多解问题，首先分析出造成多解 的原因，然后抓住质点周期性运动及其与波的传播之间的 联系，灵活运用周期个数表示波的传播时间，用波长个数 表示波的传播距离．
[课堂笔记] 波向x轴负向传播，T＞0.6 s，由波形图可知 λ＝Δx，用时间t＝0.6 s＝ T，T＝0.8 s，A错．t＝0.9