第54講機械波的描述

1、.第54講機械波的描繪考情剖析考察內(nèi)容考綱要求考察年份考察詳情才能要求機械波橫波和縱波橫波的圖象波長、波速和頻率周期的關(guān)系15年T12B2填空，波長、波速、頻率和周期的關(guān)系理解17年T12B2填空，波長、波速、頻率和周期的系理解知識整合一、機械波的形成和傳播1概念：_在_中的傳播形成機械波2條件：1有持續(xù)振動的_；2有傳播振動的_二、機械波的分類1橫波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向_的波叫橫波，凸起的最高處叫波峰，凹下的最低處叫波谷2縱波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向_的波叫縱波，質(zhì)點分布密的部分叫密部，分布疏的部分叫疏部3橫波和縱波的區(qū)別橫波縱波概念在波動中，質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向互相

2、垂直，這種波叫橫波在波動中，質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向互相平行，這種波叫縱波介質(zhì)只有在固體中傳播在固體、液體和氣體中均能傳播，聲波是縱波特征在波動中交替、間隔出現(xiàn)波峰和波谷在波動中交替、間隔出現(xiàn)密部和疏部三、橫波的圖象1橫波的圖象表示某時刻各質(zhì)點的位移，波的圖象有時也稱波形圖，簡稱波形如圖2圖象的特點波的圖象：簡諧波的圖象是_曲線1波的圖象形象直觀地顯示了較為抽象的波動規(guī)律波的圖象表示在波的傳播方向上介質(zhì)中大量質(zhì)點在同一時刻相對平衡位置的位移，波動圖象一般隨時間的延續(xù)而變化tkT時，波形不變，k為整數(shù)2從圖象可獲取的信息有：某時刻各質(zhì)點的振動_振幅A和_假設(shè)波的傳播方向，由圖象可知各質(zhì)點的振

3、動方向；假設(shè)某質(zhì)點此時刻的振動方向，由圖象可知波的傳播方向相鄰的波峰、波谷點間的質(zhì)點振動方向_，相鄰平衡位置間以波峰或波谷對稱的質(zhì)點振動方向_方法技巧考點1描繪波動的物理量名稱符號單位意義備注波長m沿著波的傳播方向，兩個相鄰的振動情況完全一樣的質(zhì)點的間隔 在一個周期內(nèi)，波傳播的間隔 等于一個波長波速vm/s振動傳播的速度波速大小由介質(zhì)決定振幅Am質(zhì)點振動的位移的最大值周期Ts質(zhì)點完成一次全振動的時間頻率fHz1 s內(nèi)質(zhì)點完成全振動的次數(shù)數(shù)值大小由波源決定vf【典型例題1】多項選擇在均勻介質(zhì)中坐標(biāo)原點O處有一波源做簡諧運動，其表達式為y5sint，它在介質(zhì)中形成的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時刻

4、波剛好傳播到x12 m處，波形圖象如下圖，那么 A此后再經(jīng)6 s該波傳播到x24 m處 BM點在此后第3 s末的振動方向沿y軸正方向 C波源開場振動時的運動方向沿y軸負(fù)方向 D此后M點第一次到達y3 m處所需時間是2 s1.A、B兩列波在某時刻的波形如下圖，經(jīng)過tTA時間TA為波A的周期，兩波再次出現(xiàn)如圖波形，那么兩波的波速之比vAvB不可能是 A13 B12 C21 D31考點2波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的判斷方法波的傳播方向，由圖象可知各質(zhì)點的振動方向；假設(shè)某質(zhì)點某時刻的振動方向，由圖象可知波的傳播方向常用方法有：方法1：上下坡法：沿波的傳播方向看，“上坡的質(zhì)點向下振動；“下坡的質(zhì)點向上振

5、動，簡稱“上坡下，下坡上如圖甲所示方法2：同側(cè)法：在波的圖象上某一點，沿縱軸方向畫出一個箭頭表示質(zhì)點的振動方向，并設(shè)想在同一點沿程度方向畫個箭頭表示波的傳播方向，那么這兩個箭頭總是在曲線的同側(cè)如圖乙所示方法3：平移法：將波沿波的傳播方向做微小移動，xvt<，如圖丙中虛線所示，那么可斷定P點沿y軸正方向運動了如圖丙所示方法4：帶動法：由波的形成傳播原理可知，后振動的質(zhì)點總是重復(fù)先振動質(zhì)點的運動，且波總是由前面先振動的點向后面振動的點傳播的，即前帶動后如圖丁所示甲乙丙丁【典型例題2】多項選擇一列簡諧橫波沿x軸傳播，圖甲是波傳播到x5 m的質(zhì)點M時的波形圖，圖乙是質(zhì)點Nx3 m從此時刻開場計時

6、的振動圖象，Q是位于x10 m處的質(zhì)點，那么以下說法正確的選項是甲乙 A這列波的波長是4 m B這列波的傳播速度是1.25 m/s CM點以后的各質(zhì)點開場振動時的方向都沿y方向 D從此時刻開場經(jīng)過8 s，質(zhì)點Q第一次到達波峰2.16年蘇北四市三模如圖甲所示，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t0.2 s時剛好傳播到x14 m處，波源在坐標(biāo)原點，其振動圖象如圖乙所示，那么這列波的波速為_m/s.從圖甲所示時刻起，再經(jīng)_s，x242 m處的質(zhì)點P第一次處于波峰 甲乙考點3波的圖象多解問題分析1波的圖象的周期性形成多解機械波在一個周期內(nèi)不同時刻圖象的形狀是不同的，但在相隔時間為周期整數(shù)倍的不同時刻圖象的

7、形狀那么是一樣的機械波的這種周期性必然導(dǎo)致波的傳播間隔 、時間和速度等物理量有多值與之對應(yīng)2一般規(guī)律總結(jié)由于波動問題多解性的出現(xiàn)，導(dǎo)致了求解波動問題的復(fù)雜性，最容易失誤的往往就是漏解鑒于以上原因，在解決波的問題時，一定要考慮其所有可能性，尤其是對題設(shè)條件模糊、沒有明確說明的物理量，一定要設(shè)法考慮其所有的可能性1說質(zhì)點到達最大位移時，那么有正方向和負(fù)方向最大位移兩種可能；2質(zhì)點由平衡位置開場振動，那么有起振方向相反的兩種可能；3只給出兩時刻的波形，那么有屢次重復(fù)出現(xiàn)的可能等總之，波的問題要建立多解意識，只要有了多解意識，再加上對題意的仔細(xì)分析，一定能得出全部的解【典型例題3】16年南通、泰州、揚

8、州、淮安二模如下圖，在xOy平面內(nèi)有一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，頻率為2.5 Hz，在t0時，xP2 m的P點位于平衡位置，速度沿y方向；xQ6 m的Q點位于平衡位置下方最大位移處，求：1質(zhì)點P第一次有y方向最大加速度需經(jīng)過的時間t；2波的傳播速度v.當(dāng)堂檢測1.沿x軸正向傳播的一列簡諧橫波在t0時刻的波形如下圖，P為介質(zhì)中的一個質(zhì)點，該波的傳播速度為2.5 m/s，那么t0.8 s時第1題圖 A質(zhì)點P相對平衡位置的位移為正值 B質(zhì)點P的速度方向與相對平衡位置的位移方向一樣 C質(zhì)點P的速度方向與加速度的方向一樣 D質(zhì)點P的加速度方向與相對平衡位置的位移方向相反2一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播

9、，O為波源，如下圖是波源開場振動后0.1 s時的波形圖，那么以下判斷正確的選項是第2題圖 A這列波的周期為0.4 s，振幅為20 cm B這列波的波速為40 m/s，波長為4 m C再經(jīng)過0.15 s，x6 m處質(zhì)點的位置坐標(biāo)為x6 m，y0 cm D再經(jīng)過0.55 s，x24 m處的質(zhì)點第一次到達波谷3多項選擇圖甲為一列橫波在t0時的波動圖象，圖乙為該波中x2 m處質(zhì)點P的振動圖象，以下說法正確的選項是第3題圖 A波速為4 m/s B波沿x軸負(fù)方向傳播 Ct0.5 s，P點的動能最大 D從t0到t2.5 s，P點振動路程為1.8 cm4如下圖，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，從波傳到x5 m的

10、M點時開場計時，P點的振動周期為0.4 s，下面說法中不正確的選項是第4題圖 A這列波的波長是4 m B這列波的傳播速度是10 m/s C質(zhì)點Qx9 m經(jīng)過0.5 s才第一次到達波峰 DM點右邊各質(zhì)點開場振動時的方向都是向下5如下圖是一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t0時刻的波形圖，波的傳播速度v2 m/s.試答復(fù)以下問題：寫出x0.5 m處的質(zhì)點做簡諧運動的表達式：_cm；第5題圖x0.5 m處質(zhì)點在05.5 s內(nèi)通過的路程為_cm.第54講機械波的描繪知識整合根底自測一、1.機械振動介質(zhì)2.波源介質(zhì)二、1.垂直2.在同一直線上三、2.正弦或余弦2位移波長一樣相反方法技巧·典型例題

11、1· AB【解析】波的周期T4 s，波長8 m，波速v2 m/s，那么再經(jīng)過6 s，波傳播的間隔 為xvt12 m，故該波傳到x24 m處，選項A正確；M點在此時振動方向向下，那么第3秒末，即經(jīng)過了0.75T，該點的振動方向沿y軸正向，選項B正確；因波傳到x12 m處時，質(zhì)點向y軸正向振動，故波源開場振動時的運動方向沿y軸正方向，選項C錯誤；題圖中M點振動方向沿y軸負(fù)方向，M點第一次到達y3 m位置所需要的時間小于半個周期，即小于2 s，選項D錯誤·變式訓(xùn)練1·D【解析】由圖可知：Aa，Ba，根據(jù)題意周期關(guān)系為：tTA，tnTBn1、2、3所以有：vA，vBn1、

12、2、3故有：n1、2、3，應(yīng)選項D不可能·典型例題2·ACD【解析】由波形圖可知，這列波的波長是4 m，選項A正確；這列波的傳播速度是v m/s1 m/s，選項B錯誤；因M點起振的方向是y方向，那么M點以后的各質(zhì)點開場振動時的方向都沿y方向，選項C正確；x2 m處的波峰傳到Q點的時間t s8 s，故從此時刻開場經(jīng)過8 s，質(zhì)點Q第一次到達波峰，選項D正確；應(yīng)選ACD.·變式訓(xùn)練2·202【解析】由圖可知該波的波長8 m，該波的周期T0.4 s，所以波速v20 m/s，當(dāng)圖中的波峰傳到P點時t s2 s.·典型例題3·10.1 s2 m

13、/sn0，1，2，【解析】1P質(zhì)點經(jīng)過，到達負(fù)向最大位移，此刻有y方向最大加速度波的周期T0.4 s所以t0.1 s2PQ兩點間間隔 xPQn0，1，2，波長 mn0，1，2，波速vf m/sn0，1，2，當(dāng)堂檢測1D【解析】由波形圖可知波長為4 m，周期T1.6 s，t0.8 s時，質(zhì)點P相對平衡位置的位移為負(fù)值，質(zhì)點P的速度方向與相對平衡位置的位移方向相反，選項A錯誤，B錯誤；t0.8 s時，質(zhì)點P的速度方向與加速度方向相反，質(zhì)點P的加速度方向與相對平衡位置的位移方向相反，選項C錯誤，D正確2C【解析】此題考察機械波的相關(guān)問題，意在考察學(xué)生對波形圖的理解才能觀察振動0.1 s時的波形圖可知

14、周期為0.2 s，波長為8 m，振幅為10 cm，可算出波速為40 m/s，選項AB錯誤；再經(jīng)過0.15 s，波繼續(xù)向前傳播四分之三個周期，x6 m處的質(zhì)點正經(jīng)過平衡位置向下振動，選項C正確.0.1 s時的波峰在2 m處，x24 m處的質(zhì)點離它有22 m，這個波峰傳播到x24 m處所需的時間為ts0.55 s，選項D錯誤3AC【解析】由波動圖象讀出波長4 m，由振動圖象讀出周期T1 s，那么波速v4 m/s，故A正確；由振動圖象上t0時刻讀出P點的速度方向沿y軸正方向，那么由波動圖象判斷出波沿x軸正方向傳播，故B錯誤；t0.5 s，P點到達平衡位置，速度最大，動能最大，故C正確；t2.5 s2.5T，P點振動路程為s2.5×4 A 10×0.2 cm2 cm，故D錯誤4C【解析】由圖象可知這列波的波長是4 m，故