高二物理选修 机械波 波的图象.doc

高二物理选修 机械波 波的图象 一、考点聚焦 1、波，横波和纵波 Ⅱ 2、波的图象 Ⅱ 3、波长、频率和波速的关系 Ⅱ 二、知识扫描 机械波：机械振动在介质中的传播，形成机械波。 机械波产生的条件是，（1）要有波源，（2）要有传播振动的介质。它与振动的关系是，有振动未必有波。有波一定有振动。 机械波传播的是运动形式，也是传播能量和信息的方式之一。 机械波传播过程中，介质中的各个质点只是在平衡位置附近做受迫振动，质点并没有随波迁移。 机械波分为横波和纵波两类，质点振动方向与波的传播方向垂直的叫横波，质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的叫纵波。， 2、波的图象：波的图象反映了介质中各个质点在某一时刻相对平衡位置的位移。从图象中我们可以读出各个质点的位置、波长、振幅等。 3、波长：在波的传播方向上，相对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫波长。一个周期时间内波传播的距离是一个波长。 在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）间的距离，等于波长。 在纵波中，两个相邻的密部（或疏部）间的距离，等于波长。 4、波的周期和频率：在波的传播过程中，波的周期和频率等于波源的周期和频率。波的频率是由波源决定的，波长是由波源和介质共同决定的。 5、波速：波速反映波在介质中传播的快慢。V===f 波速是由介质决定的。 三、好题精析 例1 如图7-3-1所示，沿波的传播方向上有间距为1m的六个质点a、b、c、d、e、f，均静止在各自的平衡位置。一列横波以1m/s的速度向右传播，t=0时刻到达a质点，质点a开始由平衡位置向上运动。t=1s时，质点a第一次到达最高点，则在4st5s这段时间内（ ） A、质点c的加速度逐渐增大 B、质点a的速度逐渐增大 C、指点d向下运动 D、质点f保持静止 〖解析〗由波速可知，波传到c需2s，t=4s时，c已震动2s，正向下经过平衡位置，接下来1s向波谷运动，加速度增大，所以A选项正确；此时，a正从平衡位置向波峰运动，速度减小，所以B选项错误；d正离开波峰向平衡位置运动，所以C选项正确；波传播距离不到5m，所以D选项正确。所以，选ACD。 〖点评〗要了解介质中由近及远的各点的振动情况的关系。 例2 如图7-3-2所示，S是上下振动的波源振动频率为f=100Hz，它所产生的横波向左、右传播，波速v=80m/s.在波源左、右两侧有Q、P两点，与波源S在同一水平直线上，切SP=17.4m，SQ=16.2m，当S通过平衡位置向上振动时（ ） A、P在波峰、Q在波谷 B、PQ都在波峰 C、P在波谷、Q在波峰 D、P通过平衡位置向上振动、Q通过平衡位置向下振动 〖解析〗由波源S向两侧传播的波形是对称的，此刻波形如图7-3-3所示，两列波的波长均为 ==0.8m SP=17.4m=21 SQ=16.2m=21 所以，此刻P点恰在波峰，Q点恰在波谷。所以A. 〖点评〗波源向两个相反方向发出的波是对称的，同时要理解由于周期性，21处质点位置与处质点的位置是相同的。 例3 如图7-3-4所示，一列向右传播的简谐横波，波速大小为0.6m/s，P质点的横坐标为x=0.96m从图示时刻开始计时，求： ⑴P质点刚开始振动时振动方向如何？ ⑵经过多长时间P质点第二次到达波峰？ 〖解析〗⑴波上每一点开始振动的方向都与此刻波上最前端质点的振动方向相同，即向下振动。 ⑵P质点第二次到达波峰也就是第二个波峰传到P点，第二个波峰到P点的距离为 s=x+=1.14m 所以 t==s=1.9s 〖点评〗机械波在介质中传播时，可以看作是波形沿着传播方向做匀速直线运动，所以，这类问题用匀速直线运动规律处理非常方便。 例4 一列简谐横波在x轴上传播，在t1=0和t2=0.05s时刻，其波形图分别 如图7-3-5中的实线和虚线所示，求： ⑴这列波可能具有的波速？ ⑵当波速为280m/s时，波的传播方向？ 〖解析〗⑴若波向x正方向传播 s=2+n(m)(n=0,1,2,3,......) v==(40+160n)(m/s)(n=0,1,2,3,......) 若波向x负方向传播 s=6+n(m)(n=0,1,2,3,......) v==(120+160n)(m/s)(n=0,1,2,3,......) ⑵将v=280m/s代入上述结果，可得：波向x负方向传播。 〖点评〗利用波形计算波速时有两点必须考虑：⑴波的传播方向的讨论。传播方向不同，图中所示的传播距离可能不同。⑵波形的周期性，这导致波速的解通常是一个通解。 例5 如图7-3-6所示，一根张紧的水平弹性绳上有a、b两点，b点在a点的右方，相距s=14m.一简