波的图象与振动图象的区别
机械波 学生版--2024届高考物理一轮复习热点题型
机械波目录题型一 机械波与波的图像类型1 波的形成及传播类型2 波的图像题型二 波的图像和振动图像的理解和应用题型三 波传播的周期性和多解性问题类型1 时间多解性类型2 空间多解性题型四 波的叠加与干涉题型五 波特有的现象题型一:机械波与波的图像1.传播特点(1)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。
(2)介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。
(3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可能改变，但频率和周期都不会改变。
(4)波源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以v=λT=λf。
2.波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容图像“上下坡”法沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动“同侧”法波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧“微平移”法将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一横坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向类型1.波的形成及传播1(2023·浙江金华·模拟预测)杜甫曾在《曲江》中提到：穿花蛱蝶深深见，点水蜻蜓款款飞。
平静水面上的S处，“蜻蜓点水”时形成一列水波向四周传播(可视为简谱波)，A、B两点与S在同一条直线上，C、S在另外一条直线上。
图示时刻，A在波谷，B、C在不同的波峰上。
已知波速为v，A、B连线在水平方向的距离为a，则不正确的是()A.水波的波长为aB.A点振动频率为2vaC.到达第一个波峰的时刻，C比A滞后3avD.从图示时刻起，经过av的时间，B、C之间的距离增大了2(2023·江苏徐州·统考三模)如图，静止水面同一直线上的A、S、B为三个质点的平衡位置，它们的间距为AS=SB=3a。
一滴水落在S处，形成一列向四周传播的水波(可视为简谐波)，当水波的同一波峰经过A、B处时，S处的质点刚好经过平衡位置，且S、A(或B)之间只有一个波谷。
波动图象与振动图象的综合应用
波动图象与振动图象在物理实验中的应用
波动光学实验
波动图象可以用于光学实验中， 例如干涉和衍射实验，通过观察 光波的干涉和衍射现象，验证光 的波动理论。
振动实验
在物理实验中，可以利用振动图 象研究物体的振动规律和特性， 例如固有频率、阻尼系数等。
物理过程模拟
通过模拟物理过程的波动和振动 行为，可以深入理解物理现象的 本质和规律，为科学研究和技术 开发提供支持。
在图象上标注出坐标轴，以便更好地观察和分析 振动的变化规律。
波动图象与振动图象的绘制技巧
突出关键信息
在绘制波动图象和振动图象时，应突出关键信息，如波峰、波谷、 振动最大位移等。
保持图象清晰
在绘制波动图象和振动图象时，应保持图象清晰，避免过多的噪声 和干扰。
比较不同图象
在绘制波动图象和振动图象时，可以比较不同图象的特点和规律， 以便更好地理解和分析波动和振动的本质。
01
揭示物理现象的本质
通过综合应用波动图象和振动图象，可以更深入地理解物理现象的本质，
如波动和振动的相互作用和转化。
02
提高解决实际问题的能力
在实际工程和科学研究中，许多问题涉及到波动和振动的相互作用。综
合应用波动图象和振动图象，有助于更准确地分析和解决这些问题。
03
促进多学科交叉融合
波动图象和振动图象的综合应用涉及到多个学科领域，如物理学、工程
振动图象在机械故障诊断中的应用
故障识别
01
振动图象可以用于机械故障的识别，通过分析机械设备的振动
信号，判断设备的运行状态和故障类型。
故障定位
02
结合振动图象和传感器网络技术，可以定位机械设备的故障位
置，提高维修效率。
波动图象与振动图象
在交叉学科领域的应用拓展
生物医学工程
波动和振动图象在生物医学工程中具有广泛的应用前景，如生物 力学、生物医学材料等。
环境科学
在环境科学领域，波动和振动图象可用于监测地质结构、地震活 动等，为灾害预警和环境保护提供支持。
航空航天
在航空航天领域，波动和振动图象可用于研究飞行器结构的动态 特性，提高飞行器的安全性和性能。
特点
波动图象通常以时间和空 间为坐标轴，呈现波动能 量的传播和变化规律。
表现形式
波动图象通常以波形曲线 表示，可以反映波的振幅、 频率、相位等信息。
振动图象的定义与特点
定义
振动图象是指描述振动现 象的图象，如机械振动、 电磁振动等。
特点
振动图象通常以时间和位 移为坐标轴，呈现物体振 动的规律和变化。
02
波动图象的绘制与分析
波动图象的绘制方法
直接绘制法
根据实验或观测数据，直接在坐 标纸上绘制波动图象。这种方法 需要手工操作，精度较低，但简
单易行。
计算机绘图法
利用计算机软件进行波动图象的绘 制。这种方法精度高，可以绘制复 杂波动图象，但需要一定的计算机 绘图技能。
数学模型法
通过建立波动方程，利用数学软件 求解，并绘制波动图象。这种方法 适用于理论研究和模拟分析。
在人工智能与大数据分析中的应用前景
人工智能算法
利用人工智能算法对波动和振动图象进行自动识别、分类和预测， 提高数据处理和分析的效率和准确性。
数据挖掘技术
通过数据挖掘技术，可以从大量的波动和振动图象数据中提取有价 值的信息，为相关领域的研究和应用提供支持。
机器学习模型
利用机器学习模型对波动和振动图象进行学习和预测，实现自适应的 监测和控制。
如何区分振动图象和波动图象
如何区分振动图象和波动图象
振动图象和波动图象是描述物理系统振动和波动的图形表示，它们在描述对象和所涉及的物理过程上有一些区别：
1. 振动图象：
•振动图象通常用来描述单个物体或系统的振动行为，例如弹簧振子、单摆等。
•振动图象通常包含一个时间轴和一个物体的位置或速度随时间的变化图。
•振动图象中通常只显示一个振动物体的运动状态，不涉及物理量的空间分布。
2. 波动图象：
•波动图象用于描述波在介质中的传播行为，可以是机械波、电磁波等。
•波动图象通常包含一个时间轴和一个或多个空间位置随时间的变化图，用来描述波在空间中的传播情况。
•波动图象中显示了波的传播方向、波的波长、振幅等波的特征。
因此，区分振动图象和波动图象的关键是看图象所描述的物理对象和物理过程。
振动图象主要描述个别物体或系统的振动行为，而波动图象主要描述波在空间中的传播行为。
1/ 1。
2.波的图像解析
二、波的图象的应用
1、由波形和波的传播方向判断质点的振动方向 爬坡法：将波的图像视为蜿蜒起伏的“山坡”，沿 波的传播方向看， “上坡路段”上的各质点都向下 振动，“下坡路段”上的各质点都向上振动．简称 “上坡下，下坡上” v Y
P 下坡上
O
上坡下
X
上坡下
思考：如果这列波是向左传播的，则这四个质点 的振动方向又如何？
ACD
6. 根据图所列的两图形，分别判断 它们属于何种图形( ) A
x/m
t/s
y/m
x/m
甲 乙 A.甲是振动图形，乙是波动图形 B.甲是波动图形，乙是振动图形 C.都是波动图形 D.都是振动图形
7、如图，为一简谐波t=0时刻的波形图， 试画出介质中的A质点在此后一段时间内的 振动图象。
第二节 波的图像
复习提问： 1、什么是机械波？ 2、产生机械波的条件是什么？
3、振动在介质中的传播有哪些特点？
4、机械波分哪二种？各有什么特点？
一、波的图象
1、建立坐标系：横坐标X——表示在波的传播 方向上各质点的平衡位置与振源的距离。纵坐 标Y——表示某一时刻各质点偏离平衡位置的 位移。 （位移向上时取正值，位移向下时取 负值） 位移 y
1）直接反映：振幅和波长.
2）间接反映：该时刻介质中各质点的位移、 速度、加速度的方向。
V y /m
A 0.10
a
B A
1 2 3 4 5 6 7 8
v x /m
0
x /m
0.14 0.14
y /m
0.10
0.10
0
1 2
3
4
5
6
7 8
t /s
0
1 2 3 4 5 6 7 8
振动图象和波动图象的区别
振动图象和波动图象的区别
振动图象波动图象
研究对象一个振动质点各个质点
研究内容位移随时间变化规律某时刻所有质点空间分布
图象
x
O T t y
λx/m
物理意义同一质点在不同时刻位移不同质点在同一时刻的位移
图象变化随时间不变随时间推移，图象沿传播方向平移振动图像与波的图
一、振动图象和波的图象
振动是一个质点随时间的推移而呈现的现象，波动是全部质点联合起来共同呈现的现象．简谐运动和其引起的简谐波的振幅、频率相同，二者的图象有相同的正弦（余弦）曲线形状，但二图象是有本质区别的．见表：。
机械振动与机械波：振动图像与波的图像及多解问题
三、振动图像与波得图像及多解问题一、振动图象与波得图象振动就是一个质点随时间得推移而呈现得现象；波动就是全部质点联合起来共同呈现得现象．简谐振动与其引起得简谐波得振幅、频率相同，二者得图象有相同得正弦（余弦）曲振动图象波动图象研究对象研究内容一质点位移随得变化规律某时刻所有质点得规律画出图线物理意义表示某在各时刻得位移表示某各质点得位移图线变化随时间推移，图线延续，但已有图像形状。
随时间推移，图象。
一完整曲线占横坐标距离表示一个。
表示一个。
m处得质点，Q就是平衡位置为x=4 m处得质点，图乙为质点Q得振动图象，则( ) A．t =0．15s时，质点Q得加速度达到正向最大B．t=0．15 s时，质点P得运动方向沿y轴负方向C．从t=0．10 s到t=0．25 s，该波沿x轴正方向传播了6 mD．从t=0．10 s到t=0．25 s，质点P通过得路程为30 cm【对应练习2】如图甲所示，为一列横波在t=0时刻得波动图像，图乙为质点P得振动图像，下列说法正确得就是（）A．波沿x轴正方向传播B．波沿x轴负方向传播C．波速为6m/sD．波速为4m/s【对应练习3】一列横波沿x轴正方向传播，a、b、c、d为介质中得沿波传播方向上四个质点得平衡位置。
某时刻得波形如图1所示，此后，若经过3/4周期开始计时，则图2描述得就是（）A．a处质点得振动图象B．b处质点得振动图象C．c处质点得振动图象D．d处质点得振动图象【对应练习4】图甲表示一简谐横波在t=20 s时得波形图，图乙就是该列波中得质点P得振动图象，由甲、乙两图中所提供得信息可知这列波得传播速度以及传播方向分别就是( )．A．v=25cm／s，向左传播B．v=50cm／s，向左传播C．v=25 cm／s．向右传播D．v=50 cm／s，向右传播．二、波动图象得多解1、波得空间得周期性：相距为得多个质点振动情况完全相同．2、波得时间得周期性：波在传播过程中，经过时，其波得图象相同．3、波得双向性：波得传播方向及质点得振动方向不确定，要全面考虑。
从它们的图象上能直接获取哪些信息
从它们的图象上能直接获取哪些信息从振动图象和波动图象上可以直接获取以下信息：
振动图象：
1. 振幅：振动图象上峰值和谷值之间的差距表示振动的振幅，即物体在振动过程中偏离平衡位置的最大距离。
2. 周期：振动图象上一次完整振动周期所对应的时间长度即为振动的周期。
3. 频率：振动图象上单位时间内完成的振动周期数即为振动的频率。
4. 相位：振动图象上不同时刻的位置信息可以表示不同振动物体之间的相位关系。
波动图象：
1. 波长：波动图象上波峰到波峰（或波谷到波谷）的距离即为波长，表示波的空间周期性。
2. 振幅：波动图象上波峰或波谷与波的平衡位置之间的垂直距离即为波的振幅。
3. 频率：波动图象上单位时间内通过的波峰或波谷的数量即为波的频率。
4. 速度：波动图象上波的传播速度可以通过观察波形在空间中的移动情况来估计。
5. 波的形状：波动图象上波形的形状可以反映出波的特性，如正弦波、方波、锯齿波等。
综上所述，振动图象和波动图象上能直接获取的信息主要包括振动或波的振幅、周期、频率、相位、波长、速度和形状等。
这些信息可以帮助我们理解振动和波动的特性及其在物理过程中的应用。
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2
介质中各个 质点在某一 时刻的位移
-2
从波的图象中可得的信息
2
-2
（1）直接看出该时刻各质点的位移
（2）直接看出各质点的振幅A，波长λ
（3）判断出该时刻各质点的振动方 向
例：如图所示的一列简谐波在某一时刻 的波形曲线 a 、如果波沿着x轴的正方向传播，图中 标出的a,b,c三个质点，哪一个最先回到 平衡位置 b 、如果波沿着x轴的负方向传播，图中 标出的a,b,c三个质点，哪一个最先回到 平衡位置
③若波沿x轴负方向传播，画出再经过 1.375s时的波形图象。 结论： 波的图象具有周期性
波动图象的变化的求解 —平移作图法 波以一定的速率在介质中传播，波传播 的速率就是波峰或波谷向前移动的速率 ②画出再经过1.125s时的波形图象。
1 2 4
波动图象的变化的求解 —描点作图法 ①这列波中各质点振动的振幅、周期 和波长为多少？ ②画出再经过0.125s时的波形图象。
3 T 4 1 T 4
③若波沿x轴负方向传播，画出再经过 0.375s时的波形图象。
波动图象的变化的求解 —去整留零 ②画出再经过0.625s时的波形图象。
3 T T 4 1 T T 4
（3）判断出该时刻各质点的振动方 向 迎风坡，向下落
2
-2
已知传播方向，求质点的振动方向
已知质点的振动方向，求传播方向
（3）判断出该时刻各质点的振动方 向
2
c
-2
已知质化的求解 例1 如图为一列沿x轴正方向传播的简 谐横波在某一时刻的波形图象，已知波 的传播速率为4m/s，求：
波以一定的速率v（波速）在介质中传 播。在一段时间△t内波向前传播的距离 等于某一波峰或波谷（密部或疏部）向 前移动的距离。如果知道波的传播方向 和波速，从某一时刻的波的图象就可以 知道任一时刻波的图象。
知道在某一时刻t时的图象，使波 的图象沿波的传播方向移动一段距离 △x =v △t ，就得到时刻t +△t 时波的 图象。这样，在想象中让波的图象中活 动起来，就可以形成波在传播的情景。