波的形成和传播、波的图象

1、波的形成和传播、波的图象 主讲：黄冈中学高级教师邢新山 一周强化一、一周内容概述 通过对一段软绳上横波形成过程的特点分析，说明了形成机械波的必要条件是波源的振动和必须具有传播振动这种运动形式的弹性介质 .波的传播过程就是振动这种运动形式和振动能量在空间的传播过程.按传播方向和质点振动方向之间的关系对波进行了分类横波和纵波.作出了波的图象。指出了波的图象的意义.介绍了如何利用波的图象和波的传播方向确定介质中各质点振动方向的方法。 二、重难点知识归纳与讲解 1、机械波的形成和特点 1产生机械波条件：要有机械振动作为波源；要有能够传播机械振动的介质。 2机械波的种类：横波与纵波。质点的振动方向与波的

2、传播方向垂直的是横波这是高中物理重点研究的内容横波中凸起最高处叫波峰，凹下最低处叫波谷,纵波中质点分布最密的地方叫密部。质点分布最疏地方叫疏部。 3机械波的的特点：对理想的简谐波而言，各质点振幅相同。各质点的振动周期都与波源的振动周期相同。离波源越远，质点的振动越滞后。各质点只在各自的平衡位置附近振动。并不沿波的传播方向迁移。机械波向前传播的是振动的形式与能量。2、波的图象 1表示在波的传播方向上，介质中大量质点在同一时刻相对平衡位置的位移分布图象称波的图象，简谐波的波动图象是正弦函数或余弦函数图象，如下图。 2波动图象的物理意义： 从图象可以直接读出振幅注意单位。 从图象可以直接读出波长注意

3、单位。 可求任一质点在该时刻相对平衡位置的位移包括大小和方向。 在波速方向或波源方位时可确定各质点在该时刻的振动方向。 可以确定各质点振动的加速度方向。 3利用波动图象确定各质点振动方向和波的传播方向的根本方法： 特殊点法：逆着波的传播方向，在质点A的附近找一个相邻的质点B，假设质点B的位置在质点A的正方向处，那么A质点应向正方向运动；反之，那么向负方向运动.如下图，图中的质点A应向y轴的正方向运动质点B先于质点A振动，A要跟随B振动。 微平移法：作出经微小时间t后的波形，就知道了各质点经过t到达的位置，运动方向即可确定。 三角形法那么：一列沿x正方向传播的波，如以下图所示，根据波的形成过程可

4、知：MN曲线上各质点上振动方向向上M、N除外，用带箭头的CA表示，CA斜向上；ND上各质点振动方向向下N、D除外，用带箭头的BC表示，BC斜向下，AB表示波的传播方向。AB、BC、CA刚好构成一个带箭头首尾相连的封闭三角形。 上下坡法那么：如上图所示，沿逆着波的传播方向上看；上坡的质点如MN上振动方向向上；下坡的质点如ND上振动方向向下。2、“综合比拟法区分波的图象和振动图象“综合比拟法是一种比照要素较多，综合复杂的比拟法，它要求把要比拟对象的各个要素，全面地进行比拟，以比拟它们之间的相同和不同点目的在于使学生对所研究的对象有一个全面正确的认识，防止与其他相似对象发生混淆如波的图象与振动图象就

5、可用“综合比拟法进行比拟，以加深对这两个图象的理解比拟情况如下表 振动图象波动图象研究对象一振动质点沿波传播方向所有质点研究内容一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线物理意义表示一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移图线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完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长下节学习形象记忆比喻为一个质点的“传记记录卡比喻为一个质点的“录像带比喻为无数质点在某一时刻的“特写镜头比喻为无数质点在某一时刻摄下的“照片确定质点运动方向的方法根据下一时刻的位移来判断“上下坡法那么判断经过以上的比照比拟，你定会对

6、波的图象有了更深刻的认识值得注意的是，区分振动图象与波的图象要从图象的横坐标区分，观察横坐标所标字母是“t还是“x三、典例分析 例1、关于振动和波的关系，正确的说法是 A有机械波必有机械振动 B由某振源产生的波，波的频率与振源频率一样 C振源的振动速度和波速是一样的 D如果振源停止振动，在介质中传播的波动也会立即停止 解析：机械波是机械振动在介质中的传播，产生机械波有两个条件，即振源和传播振动的介质。所以有机械波必有机械振动，但有机械振动不一定会形成机械波。A正确。有波传播的介质中各质点振动的频率即波的频率与振源振动的频率总是一致的，所不同的是振动有先后，B正确。波的传播不是振源质点沿传播方向

7、的迁移，而是振动状态的传播，当振源停止振动时，振动的能量仍继续传播。D错误。振源振动的速度随时间作周期性变化，而机械波在均匀介质中匀速传播，速率仅与介质的性质弹性、密度等有关，与振源的频率无关，C错误。 答案：AB例2、简谐机械波在介质中传播时，以下说法正确的选项是 A振幅越大，那么波传播的速度越快 B振幅越大，那么波传播的速度越慢 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，那么波传播一个波长的距离所用的时间越短 解析：机械波在介质传播的速度与介质的密度、弹性有关，与波的振幅、频率无关，因此选项A、B错误；在一个周期内，机械波的波形向前推进一个波长，振动质点仍在原平衡位

8、置附近做往复运动，它通过的路程是振幅的4倍，选项C错误；频率越高，周期越短，波传播一个波长所用的时间一个周期越短，选项D正确。 答案：D例3、一列简谐横波在x轴上传播，在某时刻的波形如下图，此时质点F的运动方向向下，那么 A此波朝x轴负方向传播 B质点D此时向下运动 C质点B比质点C先回到平衡位置D质点E的振幅为零 解析：运用“上下坡法那么或“三角形法那么均可容易判知，波应朝x负方向传播，A正确。波沿x负方向传播。F相继带动E、D、C向下运动；C处波峰向x轴负方向移动，带动向上运动从而使B比C晚一些回到平衡位置，B正确，C错误.振幅是指振动物体离开平衡位置的最大距离，简谐波上介质各质点无论某时

9、刻在什么位置，它们的振幅都相同，质点E的振幅不为零，D错误。 答案：AB例4、一列简谐波在t=0时刻的波形图如下图的1所示，图2表示该波传播的介质中某质点在一段时间内的振动图象，那么 A假设波沿x轴正方向传播，2图应为a点的振动图象 B假设波沿x轴正方向传播，2图应为b点的振动图象 C假设波沿x轴负方向传播，2图应为c点的振动图象 D假设波沿x轴负方向传播，2图应为d点的振动图象 解析：在图2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1的波形图说明，在t=0时刻，质点b,d才在平衡位置，而a,c不在平衡位置，故排除了A、C两选项正确的可能性.假设波沿x轴正方向传播，b质

10、点应向上运动逆着波的传播方向在它附近找一相邻点，此点正好在它的上方，b质点就应跟随它向上运动.假设波沿x轴负方向传播，同理可以确定d质点应向上运动。 答案：B、D 点评：由波动图象中波的传播方向来确定介质中某质点的振动图象，或由介质中某质点的振动图象确定某一时刻介质的波动图象，是属于波动图象和振动图象综合应用的问题 .问题的实质是由波的传播方向确定介质中质点的振动方向，或是由质点的振动方向来确定某一时刻介质中各质点的波形图。只要掌握了沿着波的传播方向，后振动的质点总是追随先振动的质点这一根本方法，这类问题均可迎刃而解。例5、如图a所示，图中有一列正弦横波沿x轴方向传播，a,b是波上两点，它们在x轴上的距离小于一个波长，当a点达正的最大位移时，b恰经平衡位置向上振动.试在图上ab之间画出两个波形分别表示： 1沿x轴正方向传播的波。 2沿x轴负方向传播的波。 解析：由于波