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1、机械波及图像机械波及图像机械波及图像机械波及图像第1页，此课件共44页哦基基础础知知识识梳理梳理一、机械波一、机械波1定义：机械振动在定义：机械振动在 中传播，中传播，形成了机械波形成了机械波2产生条件：一是要有做机械振动的产生条件：一是要有做机械振动的物体作为物体作为 ；二是要有能够传播机械振动；二是要有能够传播机械振动的的 介质介质波源波源介质介质第2页，此课件共44页哦基基础础知知识识梳理梳理垂直垂直第3页，此课件共44页哦基基础础知知识识梳理梳理4机械波的特点机械波的特点(1)机械波传播的是运动形式，介质中质点机械波传播的是运动形式，介质中质点只在各自的只在各自的 附近振动，并不随波迁
2、移附近振动，并不随波迁移(2)机械波传播的过程就是机械波传播的过程就是 的过的过程，也是传递信息的过程程，也是传递信息的过程平衡位置平衡位置能量传递能量传递第4页，此课件共44页哦基基础础知知识识梳理梳理(3)“前带后，后跟前，运动状态向后传前带后，后跟前，运动状态向后传”即：各质点都做受迫振动，起振方向由即：各质点都做受迫振动，起振方向由 来决定，并且其振动频率来决定，并且其振动频率(周期周期)都都 波源的波源的振动频率振动频率(周期周期)，但离波源越远的质点振动越，但离波源越远的质点振动越滞后滞后波源波源等于等于第5页，此课件共44页哦基基础础知知识识梳理梳理二、描述机械波的物理量二、描述
3、机械波的物理量1波长：在波动中振动相位总是波长：在波动中振动相位总是 的两的两个相邻质点间的距离用个相邻质点间的距离用“”表示表示2频率频率f：在波动中，介质中各质点的振动：在波动中，介质中各质点的振动频率都是相同的，都等于频率都是相同的，都等于 的振动频率的振动频率相同相同波源波源第6页，此课件共44页哦基基础础知知识识梳理梳理机械波的传播速度由机械波的传播速度由 决定，与机决定，与机械波的频率无关械波的频率无关介质介质第7页，此课件共44页哦基基础础知知识识梳理梳理三、波的图象三、波的图象1波的图象波的图象(1)坐标轴：取质点平衡位置的连线作坐标轴：取质点平衡位置的连线作为为x轴，表示质点
4、分布的顺序；取过波源质点轴，表示质点分布的顺序；取过波源质点的振动方向作为的振动方向作为y轴，表示质点轴，表示质点 位移位移第8页，此课件共44页哦基基础础知知识识梳理梳理(2)意义：在波的意义：在波的 方向上，介质中方向上，介质中质点在某一时刻相对各自质点在某一时刻相对各自 的位移的位移(3)形状：正弦形状：正弦(或余弦或余弦)图线图线平衡位置平衡位置传播传播第9页，此课件共44页哦基基础础知知识识梳理梳理2.简谐波图象的应用简谐波图象的应用(1)从图象上直接读出波长和振幅从图象上直接读出波长和振幅(2)可确定任一质点在该时刻的位移可确定任一质点在该时刻的位移(3)可确定任一质点在该时刻的加
5、速度可确定任一质点在该时刻的加速度的方向的方向第10页，此课件共44页哦基基础础知知识识梳理梳理(4)若已知波的传播方向，可确定各质若已知波的传播方向，可确定各质点在该时刻质点的振动方向；若已知某质点在该时刻质点的振动方向；若已知某质点的振动方向，可确定该波的传播方向点的振动方向，可确定该波的传播方向(5)若已知波的传播方向，可画出在若已知波的传播方向，可画出在t前后的波形沿传播方向平移前后的波形沿传播方向平移xvt.第11页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练一、对波长、波速及频率概念的理解一、对波长、波速及频率概念的理解1对波长的理解对波长的理解(1)在波的传播方向上，两个相邻的在波
6、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，波传播的距离质点振动一个周期，波传播的距离第12页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练(3)在横波中两个相邻的波峰在横波中两个相邻的波峰(或两个相或两个相邻的波谷邻的波谷)之间的距离；在纵波中两个相邻之间的距离；在纵波中两个相邻的密部的密部(或两个相邻的疏部或两个相邻的疏部)之间的距离之间的距离(4)在简谐横波的波形图线中，一个在简谐横波的波形图线中，一个完整的正完整的正(余余)弦曲线在横轴所截取的距离弦曲线在横轴所截取的距离第13页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练2对波
7、速的理解对波速的理解(1)波在均匀介质中匀速传播，波速就波在均匀介质中匀速传播，波速就是指波在介质中的传播速度电磁波可以不是指波在介质中的传播速度电磁波可以不依靠介质在真空中传播依靠介质在真空中传播(2)波速的大小完全由介质决定，与波波速的大小完全由介质决定，与波的频率无关的频率无关(3)在同种介质中，纵波和横波的传播速在同种介质中，纵波和横波的传播速度是不同的度是不同的第14页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练(4)波速与振速的区别：波速与振速的区别：波速：波源振动几个周期，波形就向波速：波源振动几个周期，波形就向(或能量或能量)向外平移的速度在同一种均匀向外平移的速度在同一种均匀介
8、质中波动的传播是匀速的，与波动频率无介质中波动的传播是匀速的，与波动频率无关关第15页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练振速：质点的振动速度波动中各振速：质点的振动速度波动中各质点都在平衡位置附近做周期性振动，是变质点都在平衡位置附近做周期性振动，是变速运动，质点并不沿波的传播方向随波迁移速运动，质点并不沿波的传播方向随波迁移第16页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练3对频率的理解对频率的理解(1)在波的传播方向上，介质各质点在波的传播方向上，介质各质点都做受迫振动，其振动是由振源的振动引都做受迫振动，其振动是由振源的振动引起的，故各质点的振动频率都等于振源的起的，故各质点的振
9、动频率都等于振源的振动频率振动频率(2)当波从一种介质进入另一种介质当波从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变时，波的频率不变第17页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练1.(2008年高考宁夏卷年高考宁夏卷)下列关于简谐运动下列关于简谐运动和简谐机械波的说法正确的是和简谐机械波的说法正确的是()A弹簧振子的周期与振幅有关弹簧振子的周期与振幅有关B横波在介质中的传播速度由介质本横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定身的性质决定C在波传播方向上的某个质点的振动在波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度速度就是波的传播速度D单位时间内经过媒质中一点的完全单位时间内经过媒质中一点
10、的完全波的个数就是这列简谐波的频率波的个数就是这列简谐波的频率即时应用即时应用第18页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练解析解析：选选BD.弹簧振子周期由振子质量弹簧振子周期由振子质量和弹簧劲度系数决定与振幅无关，和弹簧劲度系数决定与振幅无关，A项错误；项错误；波的传播速度由介质决定与波源无关，波的传播速度由介质决定与波源无关，B项正确；质点的振动速度与波速无关，项正确；质点的振动速度与波速无关，C项项错误；波传播时每振动一次向前传播一错误；波传播时每振动一次向前传播一个完整的波形，个完整的波形，D项正确项正确第19页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练二、振动图象与波动图象的比
11、较二、振动图象与波动图象的比较波的振动图象与波动图象虽然形状相同，波的振动图象与波动图象虽然形状相同，但所研究的对象、意义、特点等有所不同但所研究的对象、意义、特点等有所不同所以，要掌握两者的区别，及在某些情况下所以，要掌握两者的区别，及在某些情况下两者的相互转化两者的相互转化第20页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练 两种图象比较内容振动图象波动图象研究对象某一振动质点沿波传播方向所有质点图象意义某一质点位移随时间变化规律某时刻所有质点相对平衡位置的位移图象特点第21页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练 两种图象比较内容振动图象波动图象图象信息(1)周期、振幅(2)各时刻质点
12、的位移(3)速度、加速度的方向(1)波长、振幅(2)任意一质点该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度的方向图象变化随时间推移图象延续，但已有形状不变随时间推移，图象沿传播方向平移一个完整曲线对应横坐标一个周期一个波长第22页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练2.(2008年高考江苏卷年高考江苏卷)一列沿着一列沿着x轴正方向传播的横波，轴正方向传播的横波，在在t0时刻的波形如图时刻的波形如图721甲所示图甲中某质点的振甲所示图甲中某质点的振动图象如图乙所示质点动图象如图乙所示质点N的振幅是的振幅是_m，振动周期，振动周期为为_s，图乙表示质点，图乙表示质点_(从质点从质点K、L、M、
13、N中选填中选填)的振动图象该波的波速为的振动图象该波的波速为_m/s.第23页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练解析解析：从甲、乙图可看出波长：从甲、乙图可看出波长2.0 m，周期，周期T4 s，振幅，振幅A0.8 m；乙图中；乙图中显示显示t0时刻该质点处于平衡位置向上振动，时刻该质点处于平衡位置向上振动，甲图波形图中，波向甲图波形图中，波向x轴正方向传播，则轴正方向传播，则L质点正在平衡位置向上振动，波速质点正在平衡位置向上振动，波速v/T0.5 m/s.答案答案：0.84L0.5第24页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练三、质点振动方向与波传播方向的互判三、质点振动方向与
14、波传播方向的互判图象方法(1)微平移法：沿波的传播方向将波的图象进行一微小平移，然后由两条波形曲线来判断例如：波沿x轴正向传播，t时刻波形曲线如图中实线所示将其沿v的方向移动一微小距离x，获得如图中虚线所示的图线可以判定：t时刻质点A振动方向向下，质点B振动方向向上，质点C振动方向向下第25页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练图象方法(2)“上、下坡”法：沿着波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向上振动，即“上坡下、下坡上”例如：图中，A点向上振动，B点向下振动，C点向上振动(3)逆向描迹法：逆着波的传播方向用铅笔描波形曲线，笔头向上动，质点的振动方向就向上，笔头向下动，质点的振
15、动方向就向下(4)同侧法：质点的振动方向与波的传播方向在波的图象的同一侧如图所示.第26页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练3简谐横波在简谐横波在x轴上传播，轴上传播，某时刻的波形如图某时刻的波形如图722所示，所示，已知此时质点已知此时质点F沿沿y轴负方向运动，轴负方向运动，则则()图图7 72 22 2A此波向此波向x轴负方向传播轴负方向传播B质点质点D此时向下运动此时向下运动C质点质点E的振幅为零的振幅为零D质点质点B将比将比C先回到平衡位置先回到平衡位置解析：解析：选选AB.根据根据F点的振动方向可判断点的振动方向可判断波沿波沿x轴负方向传播，波上任意质点的振幅轴负方向传播，波
16、上任意质点的振幅都相等都相等第27页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练四、波的多解性问题四、波的多解性问题造成波动问题多解的主要因素有：造成波动问题多解的主要因素有：1周期性周期性(1)时间周期性：时间间隔时间周期性：时间间隔t与周期与周期T的关系不明确的关系不明确(2)空间周期性：波传播距离空间周期性：波传播距离x与波与波长长的关系不明确的关系不明确第28页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练2双向性双向性(1)传播方向双向性：波的传播方向传播方向双向性：波的传播方向不确定不确定(2)振动方向双向性：质点振动方向不确振动方向双向性：质点振动方向不确定定如：如：质点达到最大位移处
17、，则有正质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能向和负向最大位移两种可能质点由平衡位置开始振动，则起质点由平衡位置开始振动，则起振方向有向上、向下振方向有向上、向下(或向左、向右或向左、向右)两种两种可能可能第29页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练只告诉波速不指明波的传播方向，应只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传播的可能考虑沿两个方向传播的可能只给出两时刻的波形，则有多次只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能等重复出现的可能等解决此类问题时，往往采用从特殊到一解决此类问题时，往往采用从特殊到一般的思维方法，即找到一个周期内满足条件般的思维方法，即找到一个周
18、期内满足条件的特例，在此基础上，如知时间关系，则加的特例，在此基础上，如知时间关系，则加nT；如知空间关系，则加；如知空间关系，则加n.第30页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练3波形的隐含性形成多值解波形的隐含性形成多值解在波动问题中，往往只给出完整波形在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态这样，波形就有多种情况均处于隐含状态这样，波形就有多种情况，形成相关波动问题的多值解，形成相关波动问题的多值解第31页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练2应用波的图象，要注意波动多解应用波的图象，要注意波动
19、多解问题一般先考虑波传播的问题一般先考虑波传播的“双向性双向性”，再，再考虑考虑“周期性周期性”特别提醒特别提醒第32页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练4.一根张紧的水平弹性长绳上的一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点相距两点相距4.2 m，b点在点在a点的右方，一列简谐波沿水平绳向右传点的右方，一列简谐波沿水平绳向右传播，波速为播，波速为20 m/s，波长大于，波长大于2 m某时刻，某时刻，b点达到点达到波峰位置，而波峰位置，而a点正处于平衡位置且向上运动则这列点正处于平衡位置且向上运动则这列波的周期可能是波的周期可能是()A0.12 sB0.28 sC0.168 s D0.84
20、s解析解析：选选AB.如图所示，如图所示，a点向上运动，点向上运动，b点点达到波峰且在达到波峰且在a点的右方，满足这一条件的关系点的右方，满足这一条件的关系式为式为第33页，此课件共44页哦课课堂互堂互动讲练动讲练第34页，此课件共44页哦高高频频考点例析考点例析(2009年高考上海卷年高考上海卷)弹性绳沿弹性绳沿x轴放置，左端轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当位于坐标原点，用手握住绳的左端，当t0时使其时使其开始沿开始沿y轴做振幅为轴做振幅为8 cm的简谐振动，在的简谐振动，在t0.25 s时，绳上形成如图时，绳上形成如图723所示的波形，则该波的所示的波形，则该波的波速为波速为
21、_ cm/s；在；在t_ s时，位于时，位于x245 cm处的质点处的质点N恰好第一次沿恰好第一次沿y轴正向通过轴正向通过平衡位置平衡位置题型一题型一 波的形成和传播波的形成和传播例例1第35页，此课件共44页哦高高频频考点例析考点例析【答案答案】202.75第36页，此课件共44页哦高高频频考点例析考点例析(2009年高考福建卷年高考福建卷)图图724甲为一列简谐横波在甲为一列简谐横波在t0.10 s时刻的波形图，时刻的波形图，P是平衡位置为是平衡位置为x1 m处的质点，处的质点，Q是平是平衡位置为衡位置为x4 m处的质点，图乙为质点处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则的振动图象，则()题型
22、二题型二 波动图象和振动图象的综合应用波动图象和振动图象的综合应用例例2At0.15 s时，质点时，质点Q的加速度达到正向最大的加速度达到正向最大Bt0.15 s时，质点时，质点P的运动方向沿的运动方向沿y轴负方向轴负方向C从从t0.10 s到到t0.25 s，该波沿，该波沿x轴正方向传播了轴正方向传播了6 mD从从t0.10 s到到t0.25 s，质点，质点P通过的路程为通过的路程为30 cm第37页，此课件共44页哦高高频频考点例析考点例析【解析解析】由质点由质点Q的振动图象可知，的振动图象可知，t0.15 s时，时，Q正处于最大负位移处，加速正处于最大负位移处，加速度达到正向最大，选项度
23、达到正向最大，选项A对；对；t0.10 s时，时，Q正处于平衡位置向下运动，故波是向左正处于平衡位置向下运动，故波是向左传播的，所以传播的，所以t0.15 s时，质点时，质点P运动方向运动方向沿沿y轴负方向，选项轴负方向，选项B对；由图象可知，对；由图象可知，波长波长第38页，此课件共44页哦高高频频考点例析考点例析第39页，此课件共44页哦高高频频考点例析考点例析【答案答案】AB第40页，此课件共44页哦高高频频考点例析考点例析在图在图725所示的图所示的图象中，实线是一列简谐横波象中，实线是一列简谐横波在某一时刻的图象，经过在某一时刻的图象，经过t0.2 s后这列波的图象如图中后这列波的图
24、象如图中虚线所示求这列波的波速虚线所示求这列波的波速题型三题型三 波的多解性波的多解性例例3图图7 72 25 5第41页，此课件共44页哦高高频频考点例析考点例析第42页，此课件共44页哦高高频频考点例析考点例析第43页，此课件共44页哦高高频频考点例析考点例析【答案答案】见解析见解析【方法技巧方法技巧】波的多解问题主要由两波的多解问题主要由两方面引起，一是波的传播方向不确定引起多方面引起，一是波的传播方向不确定引起多解，二是波的周期性引起多解，所以处理多解，二是波的周期性引起多解，所以处理多解问题既要考虑传播方向问题，又要分析周解问题既要考虑传播方向问题，又要分析周期性期性第44页，此课件共44页哦