选修3-4《波的形成与传播、波的图象》复习课件

1、第第2课时课时波的形成与传播、波的图象波的形成与传播、波的图象机械振动和机械波机械振动和机械波一、机械波一、机械波1机械波的产生条件及其特点机械波的产生条件及其特点(1)产生条件：产生条件：_；_波源波源介质介质(2)特点特点机械波传播的只是振动的机械波传播的只是振动的_和和_，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波不随波_介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与都与_的振动周期和频率相同的振动周期和频率相同各质点开始振动各质点开始振动(即起振即起振)的方向均的方向均_形式形式能量能量迁移迁移波源波源相同相

2、同2机械波的分类机械波的分类(1)横波：质点振动方向与波的传播方向横波：质点振动方向与波的传播方向_的波，有的波，有 _(凸部凸部)和和 _(凹部凹部)(2)纵波：质点振动方向与波的传播方向在纵波：质点振动方向与波的传播方向在_的波，有的波，有_和和_波峰波峰波谷波谷同一条直线同一条直线密部密部疏部疏部垂直垂直3波长、波速、频率及其关系波长、波速、频率及其关系(1)波长波长在波的传播方向上，相对平衡位置的在波的传播方向上，相对平衡位置的_总是相等的两个相邻的质点间的距离，用总是相等的两个相邻的质点间的距离，用表表示示(2)波速波速波在介质中的传播速度，由波在介质中的传播速度，由_本身的性本身的

3、性质决定质决定位移位移介质介质二、波的图象二、波的图象1坐标轴：取各质点平衡位置的连线作为坐标轴：取各质点平衡位置的连线作为x轴，表示质点轴，表示质点_；取过波源质点；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_2意义：在波的传播方向上，介质中质点意义：在波的传播方向上，介质中质点在某一时刻相对各自在某一时刻相对各自_的位移的位移3形状：形状：_平衡位置平衡位置位移位移平衡位置平衡位置正弦或余弦曲线正弦或余弦曲线一、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，两个相邻的振动步调总是相同在波的传播方向上，两

4、个相邻的振动步调总是相同的质点平衡位置间的距离的质点平衡位置间的距离(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(3)在简谐横波中两个相邻的波峰在简谐横波中两个相邻的波峰(或两个相邻的波或两个相邻的波谷谷)之间的距离；在简谐纵波中两个相邻的密部之间的距离；在简谐纵波中两个相邻的密部(或或两个相邻的疏部两个相邻的疏部)之间的距离之间的距离(4)在简谐横波的波形图线中，一个完整的正在简谐横波的波形图线中，一个完整的正(余余)弦弦曲线在横轴所截取的距离曲线在横轴所截取的距离2对波速的理解对波速的理解(1)波在均匀介质中匀速传播，波速就是指波在介质中波在均匀介质中匀速传播，波速就

5、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的传播速度电磁波可以不依靠介质在真空中传播(2)波速的大小完全由介质决定，与波的频率无关波速的大小完全由介质决定，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在同种介质中，纵波和横波的传播速度是不同的(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，波形就向外平移几个波长，波速：波源振动几个周期，波形就向外平移几个波长，这个比值就表示了波形这个比值就表示了波形(或能量或能量)向外平移的速度在同一种向外平移的速度在同一种均匀介质中波动的传播是匀速的，与波动频率无关均匀介质中波动的传播是匀速的，与波动频率无关振速

6、：质点的振动速度波动中各质点都在平衡位置附振速：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，是变速运动，质点并不沿波的传播方向近做周期性振动，是变速运动，质点并不沿波的传播方向随波迁移随波迁移3对频率的理解对频率的理解(1)在波的传播方向上，介质各质点都做受在波的传播方向上，介质各质点都做受迫振动，其振动是由振源的振动引起的，故迫振动，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振动频率各质点的振动频率都等于振源的振动频率(2)当波从一种介质进入另一种介质时，波当波从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变的频率不变二、对波动图象的理解和应用二、对波动图象的理解和应用1

7、振动图象与波动图象的比较振动图象与波动图象的比较振动图象振动图象波动图象波动图象研究对象研究对象一个振动质点一个振动质点沿波传播方向的所有沿波传播方向的所有质点质点研究内容研究内容一个质点位移随时一个质点位移随时间的变化规律间的变化规律某时刻所有质点的空某时刻所有质点的空间分布规律间分布规律图象图象振动图象振动图象波动图象波动图象物理意义物理意义表示一个质点在各时表示一个质点在各时刻的位移刻的位移表示某时刻各质点的位表示某时刻各质点的位移移图象信息图象信息(1)质点振动周期质点振动周期(2)质点振幅质点振幅(3)各时刻各时刻质点位移质点位移(4)各时刻各时刻速度、加速度方向速度、加速度方向(1

8、)波长、振幅波长、振幅(2)任意一任意一质点此刻的位移质点此刻的位移(3)任意任意一质点在该时刻加速度一质点在该时刻加速度方向方向(4)传播方向、振动传播方向、振动方向的互判方向的互判形象比喻形象比喻记录着一个人一段时记录着一个人一段时间内活动的录像带间内活动的录像带记录着许多人某时刻动记录着许多人某时刻动作表情的集体照片作表情的集体照片图象变化图象变化随时间推移图象延续随时间推移图象延续，但已有形状不变，但已有形状不变随时间推移，图象沿传随时间推移，图象沿传播方向平移播方向平移一完整曲一完整曲线占横坐线占横坐标距离标距离表示一个周期表示一个周期表示一个波长表示一个波长2.横波的传播方向与质点

9、的振动方向的互判方法横波的传播方向与质点的振动方向的互判方法(1)上下坡法上下坡法沿波的传播速度方向看，沿波的传播速度方向看，“上坡上坡”的点向下振动的点向下振动，“下坡下坡”的点向上振动，简称的点向上振动，简称“上坡下，下坡上坡下，下坡上上”(如图所示如图所示)(2)同侧法同侧法在波的图上的某一点，沿竖直方向画出一个箭在波的图上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点振动方向，并设想在同一点沿水平头表示质点振动方向，并设想在同一点沿水平方向画个箭头表示波的传播方向，那么这两个方向画个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧箭头总是在曲线的同侧(如下图所示如下图所示)三、波的多解问

10、题三、波的多解问题1传播方向不确定出现多解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，此时就会出现多解动方向，则需要分情况进行讨论，此时就会出现多解现象现象2两质点间位置关系不确定出现多解两质点间位置关系不确定出现多解在波的传播方向

11、上，如果两个质点间的距离不在波的传播方向上，如果两个质点间的距离不确定或相位之间关系不确定，就会形成多解，而不确定或相位之间关系不确定，就会形成多解，而不能联想到所有可能的情况，就会出现漏解做这类能联想到所有可能的情况，就会出现漏解做这类题时，应根据题意在两质点间先画出最短的波形图题时，应根据题意在两质点间先画出最短的波形图，然后再分别分析，然后再分别分析3传播距离与波长关系不确定出现多解传播距离与波长关系不确定出现多解在波的传播方向上，相隔一个波长的质点在波的传播方向上，相隔一个波长的质点振动的步调是完全相同的；但如果题目中没有给振动的步调是完全相同的；但如果题目中没有给定波的传播距离定波的

12、传播距离x与波长与波长之间的大小关系，就会之间的大小关系，就会出现多解现象出现多解现象4间隔时间与周期关系不确定出现多解间隔时间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 即若某一时刻即若某一时刻t各振动质点形成一波形，经过时间各振动质点形成一波形，经过时间tnT(n0,1,2，)，各振动质点将回到原来状态，各振动质点将回到原来状态，则则tttnT时刻的波形与时刻的波形与t时刻的波形重合时刻的波形重合5波的对称性出现多解波的对称性出现多解波

13、源的振动，要带动它左、右相邻介质点的振动，波波源的振动，要带动它左、右相邻介质点的振动，波向左右两方向传播对称性是指波在介质中左、右同向左右两方向传播对称性是指波在介质中左、右同时传播时，关于波源对称的左、右两质点振动情况完时传播时，关于波源对称的左、右两质点振动情况完全相同全相同在处理这类问题时，要始终抓住质点周期在处理这类问题时，要始终抓住质点周期性运动及其与波的传播之间的联系，并要性运动及其与波的传播之间的联系，并要灵活地用周期数来表示波的传播时间，用灵活地用周期数来表示波的传播时间，用波长个数来表示波的传播距离，才便于分波长个数来表示波的传播距离，才便于分析、表达和解决问题析、表达和解

14、决问题一、对机械波的理解一、对机械波的理解 列关于简谐运动和简谐机械波的说法正列关于简谐运动和简谐机械波的说法正确的是确的是()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身的性质横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定决定C在波传播方向上的某个质点的振动速度就是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波的传播速度D单位时间内经过介质中某一点的完全波的个单位时间内经过介质中某一点的完全波的个数就是这列简谐波的频率数就是这列简谐波的频率【解析解析】理解简谐运动、简谐波的概念和联系弹理解简谐运动、简谐波的概念和联系弹簧振子的周期由振动系统本身决定，

15、与振幅无关，故簧振子的周期由振动系统本身决定，与振幅无关，故A选项错误；简谐波在介质中的传播速度由介质本身选项错误；简谐波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，故的性质决定，故B选项正确；介质中质点的振动速度选项正确；介质中质点的振动速度与波的传播速度是两个不同的概念，与波的传播速度是两个不同的概念，C选项错误；一选项错误；一个周期内波向前传播一个波长，所以单位时间内经过个周期内波向前传播一个波长，所以单位时间内经过介质中某一点的完全波的个数即为该波的频率，介质中某一点的完全波的个数即为该波的频率，D选选项正确项正确【答案答案】BD1关于机械波的概念，下列说法中正确的是关于机械波的概念，下列

16、说法中正确的是()A质点振动的方向总是垂直于波传播的方向质点振动的方向总是垂直于波传播的方向B简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动位移的大小相等质点振动位移的大小相等C任一振动质点每经过一个周期，沿波的传播任一振动质点每经过一个周期，沿波的传播方向移动一个波长方向移动一个波长D相隔一个周期的两个时刻，简谐波的图象相相隔一个周期的两个时刻，简谐波的图象相同同【答案答案】BD二、波的图象的应用二、波的图象的应用 下图甲为一列简谐横波在某一时刻的波下图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动以此时刻为计时

17、起点的振动图象从该时刻起图象从该时刻起()A经过经过0.35 s时，质点时，质点Q距平衡位置距平衡位置的距离小于质点的距离小于质点P距平衡位置的距离距平衡位置的距离B经过经过0.25 s时，质点时，质点Q的加速度大的加速度大于质点于质点P的加速度的加速度C经过经过0.15 s时，波沿时，波沿x轴的正方向轴的正方向传播了传播了3 mD经过经过0.1 s时，质点时，质点Q的运动方向的运动方向沿沿y轴正方向轴正方向【解析解析】(1)首先识别哪一个是波动图象，哪一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

18、一质点在波动图象中的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其他问题t0时刻从乙图可知甲图中时刻从乙图可知甲图中P点振动方向沿点振动方向沿y轴负向轴负向，所以甲图中波沿，所以甲图中波沿x轴正向传播，甲图中各个质点轴正向传播，甲图中各个质点的振动周期相同，均为的振动周期相同，均为0.2 s；经过；经过0.35 s即即7/4个周个周期，质点期，质点P位于正的最大位移位于正的最大位移(即波峰即波峰)，而质点，而质点Q正正离开平衡位置向离开平衡位置向y轴负向运动的过程中，轴负向运动的过程中，【答案答案】AC

19、 2一列简谐横波沿一列简谐横波沿x轴传播轴传播t0时的波时的波形如右图所示，质点形如右图所示，质点A与质点与质点B相距相距1 mA点速度沿点速度沿y轴正方向；轴正方向；t0.02 s时，质点时，质点A第一次到达正向最大位第一次到达正向最大位移处由此可知移处由此可知()A此波的传播速度为此波的传播速度为25 m/sB此波沿此波沿x轴负方向传播轴负方向传播C从从t0时起，经过时起，经过0.04 s，质点，质点A沿波传播方向迁移沿波传播方向迁移了了1 mD在在t0.04 s时，质点时，质点B处在平衡位置，速度沿处在平衡位置，速度沿y轴负轴负方向方向【答案答案】AB三、波动图象问题中的多解性讨论三、波

20、动图象问题中的多解性讨论如右图所示，如右图所示，a、b是一列横波上的两个质点，它们在是一列横波上的两个质点，它们在x轴上的距离轴上的距离s30 m；波沿；波沿x轴正方向传播，当轴正方向传播，当a振动振动到最高点时到最高点时b恰好经过平衡位置；经过恰好经过平衡位置；经过3 s，波传播了，波传播了30 m，并且，并且a经过平衡位置，经过平衡位置，b恰好到达最高点，那么恰好到达最高点，那么()A这列波的速度一定是这列波的速度一定是10 m/sB这列波的周期一定是这列波的周期一定是3 sC这列波的波长可能是这列波的波长可能是24 mD这列波的频率可能是这列波的频率可能是1.25 Hz【答案答案】ACD

21、3一列简谐横波沿直线传播，该直线上的一列简谐横波沿直线传播，该直线上的a、b两两点相距点相距4.42 m下图中实、虚两条曲线分别表示平下图中实、虚两条曲线分别表示平衡位置在衡位置在a、b两点处质点的振动曲线从图示可两点处质点的振动曲线从图示可知知()A此列波的频率一定是此列波的频率一定是10 HzB此列波的波长一定是此列波的波长一定是0.1 mC此列波的传播速度可能是此列波的传播速度可能是34 m/sDa点一定比点一定比b点距波源近点距波源近【答案答案】AC(2009年高考重庆卷年高考重庆卷)同一音叉发出的声波同时在水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下图所示，以和空气

22、中传播，某时刻的波形曲线如下图所示，以下说法正确的是下说法正确的是()命题研究命题研究 高考链接高考链接A声波在水中波长较大，声波在水中波长较大，b是水中声波的波形曲线是水中声波的波形曲线B声波在空气中波长较大，声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线是空气中声波的波形曲线C水中质点振动频率较高，水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线是水中声波的波形曲线D空气中质点振动频率较高空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形曲线是空气中声波的波形曲线【解析解析】因声波的波速在水中较空气因声波的波速在水中较空气中快，而波的频率等于振源的振动频率中快，而波的频率等于振源的振动频率，则声波在

23、水和空气中传播的频率相同，则声波在水和空气中传播的频率相同，再由，再由vf知，声波在水中传播的波知，声波在水中传播的波长较大长较大【答案答案】A解答此类问题要紧紧抓住：解答此类问题要紧紧抓住：波的频率波的频率f是由波源决定是由波源决定的，波的传播速度的，波的传播速度v是由介质决定的，波长是由介质决定的，波长v/f是是由波源和介质共同决定的由波源和介质共同决定的(2009年高考全国卷年高考全国卷)下列关于简谐振动和简谐波的说下列关于简谐振动和简谐波的说法，正确的是法，正确的是()A媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等B媒质中质点振动的速度一定和

24、相应的波的波速相等媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等C波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致D横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍振幅的两倍【解析解析】机械波的周期取决于波源即振动质点机械波的周期取决于波源即振动质点的振动周期，故的振动周期，故A对；波速是振动信息传播的速对；波速是振动信息传播的速度，在同种媒质中是匀速的，质点振动是在平衡度，在同种媒质中是匀速的，质点振动是在平衡位置附近运动，不随波的传播迁移，故位置附近运动，不随波的传播迁移，故B错；对错；对于横波来说，波的传播方向与质点的振动方向互于横波来说，波的传播方向与质点的振动方向互相垂直，所以相垂直，所以C错；振幅是质点离开平衡位置的错；振幅是质点离开平衡位置的最大距离，波峰是正向最大位移，波谷是负向最最大距离，波峰是正向最大位移，波谷是负向最大位移，故波峰与波谷在振动方向上的距离就是大位移，故波峰与波谷在振动方向上的距离就是振幅的振幅的2倍，所以选项倍，所以选项D正确正确【答案答案】AD1在介质中有一沿水平方向传播的简谐横在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波，一质点由平衡位置竖直向上运动，经波，一质点由平衡位置竖直向上运动，经0.1 s到达最大位移处，在这段时间内波传到达最大位移处，在这段时间内