机械波及其图像剖析
合集下载
机械波及图像
关于振动和波的关系，下列说法中正确的是（ D ） A.波源的振动是振动，介质中各质点的振动是波 B.离波源远的点振动的周期长 C.当波源停止振动后，介质中的波动也随之停止 D.当波源停止振动后，介质中的波动仍向前传播
练习3 关于机械波的认识，下列说法中正确的是（ A ） A.形成机械波一定要有波源和介质 B.波源做简谐运动形成的波中，各质点的振动情况完全相同 C.横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移 D.机械波向右传播时，相邻的右方的质点比左方的质点早一 些振动
1
波的形成和传播
波动现象
波的形成
1.每个质点开始运动时的运动状态 2.波源及各质点运动的先后顺序 3.波源及各质点运动的方向、位移和振幅 4.其中某个质点是否“随波逐流”
5.波源停止运动后，各质点如何运动
再认识 1.波源带动后续质点相继开始运动，所需要的力是相邻 各质点间的相互作用力. 2.后续质点开始振动的方向与振源开始时的方向相同. 3.一个质点振动带动了相邻质点的振动，而这些质点又带动 更远些质点振动，这种振动由近及远的传播形成了波. 4.机械波的传播需要介质，介质中的各点并不随波迁移.
横波和纵波
横波和纵波 横波
波峰 波谷
纵波 疏部 密部
(1)介质中各质点的运动都是在各自的中心位置附近振动， 质点并不随波迁移。 (2)后一质点落后、重复前一质点的振动 。 (3)各质点的起振方向都与振源的起振方向相同。 (4)各质点的振动周期和波源的振动周期相同。 (5)波是传递振动形式、能量和信息的一种方式。 (6)在同一种均匀介质中，质点的振动是变速的，波的传 播是匀速的。
波的图像应用
质点振动方向波的传播方向 波的传播方向任一质点的振动方向 3.上下坡法
1.一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形 成如图所示的形状，对此时绳上A、B、C、 D、E、F六个质点（ AD ） A．它们的振幅相同 B．质点D和F的速度方向相同 C．质点A和C的速度方向相同 D．从此时算起，质点B比C先回到平衡位置
机械波的图像ppt
垂直于传播方向振动、平行于传播方向振动。
振源的振动方式
低频振源、高频振源。
振源的振动频率
波速与介质的关系
波速与介质的密度、弹性有关。
波速的决定因素
介质本身的性质、振源的性质。
波速与振源的关系
波速与振源的频率、波形有关。
机械波的传播速度
机械波的传播方向
横波与纵波
横波是垂直于传播方向的振动，纵波是平行于传播方向的振动。
波的偏振
部分纵波和横波是偏振波，具有特定的振动方向。
波的传播方向与振动方向的关系
对于横波，波的传播方向与振动方向垂直；对于纵波，波的传播方向与振动方向平行。
01
02
03
03
机械波的图像表示
波形图
描述了各个质点在某一特定时刻的振动状态，波形图上的每一点代表各个质点在该点的振动相位和振幅。
通常以横轴为时间轴，纵轴为振幅轴，以正弦或余弦曲线表示机械波的振动形式。
可以用来分析波的能量分布情况，如能量密度、能量流等。
对于周期性波动，能量图呈现出重复性，可以更好地观察和分析波的能量特征。
能量图
04
机械波的基本应用
物体的振动产生声波，如弦的振动、空气的振动等。
声源
传播方式
接收器
声波波接收器接收到声波信号。
03
声波
偏振的应用
偏振现象在许多领域都有应用，如光学偏振、地震勘探等。
偏振原理
机械波的电场矢量或磁场矢量在传播方向上的振动方向称为偏振方向。
06
机械波在科技领域中的应用
量子力学中的波粒二象性
波粒二象性
机械波在特定条件下表现出粒子性质，即波粒二象性，是量子力学中的一个基本原理。
2.2机械波的描述.ppt
A
V
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？
课堂练习 如图所示为一列简谐波在某时刻的波形图， 已知图形上某点的振动方向如图所示。试求这列 波的传播方向
Y
向左传播
V
O
X
如果这个质点的振动方向向上 如果已知这个质点做减速运动
向右传播 向右传播
课例6.一列横波在某时刻的波形图如图所示。 堂练习
课 堂 练 习 关于简谐波说法中正确的是（
C
）
A．两个振动情况完全相同的质点之间的距离是一 个波长 B．任意两个波峰或波谷之间的距离叫波长
C．波动在一周期内向前传播的距离等于波长
D．在一个周期内质点所走过的路程等于一个波长
课 堂 练 习
关于波速说法错误的有（
ABCE
）
A．波速由介质和波源共同决定
四、波长、周期（或频率）和波速的关系
1．波速由什么决定？ 波速由介质决定，与波的频率、质点的振幅无关
2．频率由什么决定？ 波的频率只取决于波源，与波速、波长无关。 波在传播过程中、从一种介质进入另一种介质时 频率不变。 3．波长由什么决定？
波长则决定于 v 和 T 。波从一种介质进入另一 种介质波速发生变化，周期不变，波长发生变化； 波在同一介质中传播，当周期发生变化，波长也 发生变化。
课 堂 练 习
下图为一横波在某一时刻的波形图，已知F 质点此时的运动方向如下图所示，则（ C ）
A．波向右传播 B．质点H的运动方向与质点F的运动方向相同 C．质点C比质点B先回到平衡位置 D．质点C在此时的加速度为零
课 堂 练 习 某列波沿x轴正方向传播，t=0时的波形图如 图所示，已知在t=0.6秒时A点正好第三次出现波 峰，则波的周期为多少？波传到P点所需的时间 为多少？P点第一次出现波峰的时间是多少？
机械波及图像
图象
方法
(1)微平移法：沿波的传播方向 将波的图象进行一微小平移， 然后由两条波形曲线来判断． 例如：波沿x轴正向传播，t时 刻波形曲线如图中实线所 示．将其沿v的方向移动一微 小距离Δx，获得如图中虚线所 示的图线． 可以判定： t时刻质点A振动方向向下，质 点B振动方向向上，质点C振 动方向向下．
A. 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 本身的性质决定 C. 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 D. 单位时间内经过媒质中一点的完 全波的个数就是这列简谐波的频率
课堂互动讲练
解析: 选BD.弹簧振子周期由振子 质量和弹簧劲度系数决定与振幅无 关，A项错误；波的传播速度由介质决 定与波源无关，B项正确；质点的振动 速度与波速无关，C项错误；波传播时 每振动一次向前传播一个完整的波 形，D项正确．
基础知识梳理
三、波的图象 1．波的图象 (1)坐标轴: 取质点平衡位置的连线 作为x轴，表示质点分布的顺序；取过 波源质点的振动方向作为y轴，表示质 点 位．移
基础知识梳理
(2)意义: 在波的 传播方向上，介质中 质点在某一时刻相对各自 平衡位的置位 移．
(3)形状: 正弦(或余弦)图线．
基础知识梳理
课堂互动讲练
特别提醒
1．波速的应用，既可应用 v＝λf 或 v
＝ λ 也可以应用 T
v＝ΔΔxt .
2. 应用波的图象，要注意波动多
解问题一般先考虑波传播的“双向
性”，再考虑“周期性”.
课堂互动讲练
4.一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点相 距4.2 m，b点在a点的右方，一列简谐波沿水平 绳向右传播，波速为20 m/s，波长大于2 m. 某时 刻，b点达到波峰位置，而a点正处于平衡位置 且向上运动. 则这列波的周期可能是( )
高中物理第十二章机械波第2节波的图像讲义含解析新人教版选修3_4
第2节波的图像1.正弦波在介质中传播时，波所到处的介质质点都做简谐运动。
2．波形图表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移，振动图像则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移。
3．从波的传播方向看，“上坡”的点向下运动，“下坡”的点向上运动，简称“上坡下，下坡上”。
一、波的图像的画法二、正弦波1．概念波的图像是正弦曲线，这样的波称为正弦波，也叫简谐波，如图所示。
2．介质中有正弦波传播时，介质中的质点在做简谐运动。
三、振动图像和波的图像1．振动图像表示介质中的“某个质点”在“各个时刻”的位移。
2．波的图像表示介质中的“各个质点”在“某个时刻”的位移。
1．自主思考——判一判(1)波的图像表示质点在各个不同时刻的位移。
(×)(2)只有横波才能画出波的图像。
(×)(3)波的图像表示波中各质点在某一时刻的位移。
(√)(4)简谐波中各质点做的是简谐运动。
(√)2．合作探究——议一议如图甲为波的图像，图乙为振动图像，波的图像外形上与振动图像相似，如何辨别它们？提示：可根据图像的横坐标的意义进行区别，若横坐标为时间t，表示振动图像，若横坐标为位置x，表示波的图像。
1．对波的图像的理解(1)波的图像是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”。
可以将波的图像比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”。
(2)简谐波的图像是正(余)弦曲线，是最简单的一种波，各个质点振动的最大位移都相等，介质中有正弦波传播时，介质中的质点做简谐运动。
(3)横波的图像形状与波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布相似，波形中的波峰即为图像中的位移正向的最大值，波谷即为图像中的位移负向的最大值，波形中通过平衡位置的质点在图像中也恰处于平衡位置。
2．由波的图像获得的三点信息(1)可以直接看出在该时刻沿传播方向上各个质点的位移。
(2)可以直接看出在波的传播过程中各质点的振幅A。
(3)若已知该波的传播方向，可以确定各质点的振动方向；或已知某质点的振动方向，可以确定该波的传播方向。
第2讲 机械波
第2讲机械波知识排查机械波横波和纵波定义机械振动在介质中的传播形成机械波产生条件(1)波源；(2)介质形成原因介质中的质点受波源或邻近质点的驱动做受迫振动分类横波振动方向与传播方向垂直的波，如绳波纵波振动方向与传播方向平行的波，如声波波速、波长和频率的关系1.波长λ：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离。
2.频率f：与波源的振动频率相等。
3.波速v：波在介质中的传播速度。
4.波速与波长和频率的关系：v＝λf。
波的图象1.坐标轴的意义：横坐标表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。
2.图象的物理意义：某一时刻介质中各质点相对平衡位置的位移。
波的干涉和衍射现象多普勒效应1.波的干涉和衍射波的干涉波的衍射(1)条件：声源和观察者之间有相对运动。
(2)现象：观察者感到频率发生变化。
(3)实质：声源频率不变，观察者接收到的频率变化。
3.惠更斯原理(1)内容：介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。
(2)应用：如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波面的位置，从而确定波的传播方向。
小题速练1.思考判断(1)在水平方向传播的波为横波()(2)在机械波中各质点不随波的传播而迁移()(3)通过波的图象可以找出任一质点在任意时刻的位移()(4)机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同()(5)机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍()(6)波速表示介质中质点振动的快慢()(7)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象()(8)一切波都能发生衍射现象()(9)多普勒效应说明波源的频率发生变化()(10)发生多普勒效应时，波源发出的频率不变()答案(1)×(2)√(3)√(4)√(5)×(6)×(7)×(8)√(9)×(10)√2.(多选)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图1所示，质点P的x坐标为3 m。
第十二章 机械波 第二节 波的图像(33张幻灯片)
【解析】
由波形知，质点b在平衡位置，所以其位移为
零，选项A正确．因波向右传播，右行波，右向上，所以b质 点此时向y轴正方向运动，选项B错误；简谐波传播过程中， 介质中各质点振幅相同所以d质点的振幅是2 确；再过 cm，选项C正
T 的时间a质点将运动到负向最大位移处，它偏离平 2
衡位置的位移为－2 cm，故选项D错误．
此ppt下载后可自行编辑
高中物理课件
第二节
波的图象
明确要求
课标解读 把握方向
学业有成
1．理解波的图象的物理意义． 2．知道振动图象和波的图象的区别． 3．掌握波的图象的简单应用.
教材知识梳理 感受自主学习 收获成果
一、波的图象的作法 1．建立坐标系：用横坐标x表示在波的传播方向上各质点 的平衡位置，纵坐标y表示某时刻各质点偏离平衡位置的位 移． 2．选取正方向：选取质点振动的某一个方向为y轴正方 向，x轴一般向右为正． 3．描点：把某一时刻所有质点的位移画在坐标系里． 4．连线：用一条平滑的线把诸点连接起来就是这时的波 的图象．
P1(P2)位置经Δt后运动到P1′(P2′)处，这样就可以判断质点的 运动方向了．(如图所示)
典例分析 举一反三 触类旁通
一、对波的图象的认识
【例1】
(多选题)如图所示，画出了一列向右传播的简 )
谐横波在某时刻的波形，由图象可知( A．质点b的位移为零
B．质点b此时向y轴负方向运动 C．质点d的振幅是2 cm T D．质点a经过 通过的路程是4 cm，偏离平衡位置的位移 2 是4 cm
二、波的图象的特点 1．波的图象也称波形图，简称波形，如果波形是正弦曲 线，这样的波叫做正弦波，也叫简谐波． 2．介质中有正弦波传播时，介质中的质点做简谐运动． 三、波的图象与振动图象的意义 1．波的图象表示介质中的“各个质点”在“某一时刻” 的位移． 2．振动图象表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的 位移．
机械波图像
其中正确的是（ C ）
A．①和④ B．②和④
C．③和④ D．②和③ y/cm a
a′
b x/m
0 12 3 45 6 7
b′
（06北京崇文一模）17. 位于坐标原点的波源产生一列 沿x轴正方向传播的波，波速，已知t=0时，波刚好传播 到处，如图所示。如果在处放置一接收器，则下列说法 中正确的是（ ）D A. 波源的起振方向向上 B. x=40m的质点在t=0.5s时位移为最大 C. 接收器t=1s时才能接收到此波 D. 若波源向x轴负方向移动，则接收器接收到的波的频 率将变小
要点4
4.波动问题中的多解性主要考虑：
(1)波的空间上周期性，即沿波的传播方向相距 为波长整数倍的多个质点的振动情况完全相同.
(2)波的时间上周期性，即波在传播过程中，经 过整数倍周期时，其波形图线相同.
(3)波的传播方向的双向性，同样两个时刻的波 形，向左和向右传播所平移的距离是不同的，如 图7-4-1中的两个时刻波形，若向左传播，则这段 时间内波形平移(1/4+n)个波长；若向左传播则这 段时间传播(3/4+n)个波长.
由图上能得 到的量
任一时刻质点的位移和运动趋势、振幅A、周期T、（频 率f）
图线随时间 变化的情况 图线随时间而延伸，但原有部分图形不变。
该时刻各质点的位移和运动趋势、波长λ、振幅A、波峰波 谷位置
没波的传播方向作平移，不同时刻有不同开头的图形。（如 上图：t1时刻为实线波形，t2时刻为虚线波形，平移△x）
列波在OA和AB区域的波速分别
是
、
；（2）这列波在OA和AB区域
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的波长分别是
、
。
12．8m/s；12m/s；0.2m；0.3m
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
课堂互动讲练
即时应用
1.(2008年高考宁夏卷)下列关于简谐 运动和简谐机械波的说法正确的是( ) A．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 本身的性质决定 C．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 D．单位时间内经过媒质中一点的完 全波的个数就是这列简谐波的频率
基础知识梳理
二、描述机械波的物理量 1．波长：在波动中振动相位总是 相同的 两个相邻质点间的距离．用“λ”表示． 2．频率f：在波动中，介质中各质点的振 动频率都是相同的，都等于 波源的振动频率．
基础知识梳理
3．波速 v、波长 λ 和频率 f、周期 T 的关系 λ 公式：v＝ ＝λf T 机械波的传播速度由 介质决定， 与机械波的频率无关．
课堂互动讲练
解析：选BD.弹簧振子周期由振子 质量和弹簧劲度系数决定与振幅无 关，A项错误；波的传播速度由介质决 定与波源无关，B项正确；质点的振动 速度与波速无关，C项错误；波传播时 每振动一次向前传播一个完整的波 形，D项正确．
课堂互动讲练
二、振动图象与波动图象的比较 波的振动图象与波动图象虽然形 状相同，但所研究的对象、意义、特 点等有所不同．所以，要掌握两者的 区别，及在某些情况下两者的相互转 化．
基础知识梳理
4．机械波的特点 (1)机械波传播的是运动形式，介质中 质点只在各自的 平衡位置 附近振动，并不 随波迁移． (2)机械波传播的过程就是 能量传递的 过程，也是传递信息的过程．
基础知识梳理
(3)“前带后，后跟前，运动状态向后 传．”即：各质点都做受迫振动，起振 方向由波源来决定，并且其振动频率(周 期)都 等于 波源的振动频率(周期)，但离 波源越远的质点振动越滞后．
课堂互动讲练
②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 传播方向随波迁移．
课堂互动讲练
3．对频率的理解 (1)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，波的频率不变．
课堂互动讲练
三、质点振动方向与波传播方向的互判
图象 方法
(1)微平移法：沿波的传播方向 将波的图象进行一微小平移， 然后由两条波形曲线来判断． 例如：波沿 x 轴正向传播， t 时 刻波形曲线如图中实线所 示．将其沿 v 的方向移动一微 小距离Δx，获得如图中虚线所 示的图线． 可以判定： t时刻质点 A 振动方向向下，质 点 B 振动方向向上，质点 C 振 动方向向下．
2.简谐波图象的应用 (1)从图象上直接读出波长和振 幅． (2)可确定任一质点在该时刻的位
移．
(3)可确定任一质点在该时刻的加 速度的方向．
基础知识梳理
(4)若已知波的传播方向，可确定 各质点在该时刻质点的振动方向；若 已知某质点的振动方向，可确定该波 的传播方向． (5)若已知波的传播方向，可画出 在Δt前后的波形．沿传播方向平移Δx ＝vΔt.
课堂互动讲练
2．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． (3)在同种介质中，纵波和横波的 传播速度是不同的．
课堂互动讲练
(4)波速与振速的区别： ①波速：波源振动几个周期，波形就向 λ 外平移几个波长， 这个比值就表示了波形 T (或能量)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．
基础知识梳理
三、波的图象 1．波的图象 (1)坐标轴：取质点平衡位置的连 线作为x轴，表示质点分布的顺序；取 过波源质点的振动方向作为y轴，表示 质点 位移．
基础知识梳理
(2)意义：在波的传播方向上，介质 中质点在某一时刻相对各自平衡位置的位 移． (3)形
课堂互动讲练
一、对波长、波速及频率概念的 理解 1．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的质点间的距 离． (2)质点振动一个周期，波传播的 距离．
课堂互动讲练
(3)在横波中两个相邻的波峰(或两 个相邻的波谷)之间的距离；在纵波中 两个相邻的密部(或两个相邻的疏部)之 间的距离． (4)在简谐横波的波形图线中，一 个完整的正(余)弦曲线在横轴所截取的 距离．
课堂互动讲练
即时应用
2.(2008年高考江苏卷)一列沿着x 轴正方向传播的横波，在t＝0时刻的波 形如图7－2－1甲所示．图甲中某质点 的振动图象如图乙所示．质点N的振幅 是________m，振动周期为 ________s，图乙表示质点________(从 质点K、L、M、N中选填)的振动图 象．该波的波速为________m/s.
课堂互动讲练
图7 －2 －1
课堂互动讲练
解析：从甲、乙图可看出波长λ＝ 2.0 m，周期T＝4 s，振幅A＝0.8 m； 乙图中显示t＝0时刻该质点处于平衡位 置向上振动，甲图波形图中，波向x轴 正方向传播，则L质点正在平衡位置向 上振动，波速v＝λ/T＝0.5 m/s. 答案：0.8 4 L 0.5
第二节
机械波及其图象
基础知识梳理
一、机械波 1．定义：机械振动在 介质中传 播，形成了机械波． 2．产生条件：一是要有做机械振 动的物体作为 波源 ；二是要有能够传 播机械振动的介质．
基础知识梳理
3．机械波的分类
横波：振动方向与传播方向 垂直 . 机械波 纵波：振动方向与传播方向在同一直线上.
课堂互动讲练
两种图象 比较内容 研究对象 图象意义 振动图象 波动图象
沿波传播方向所 某一振动质点 有质点 某一质点位移 某时刻所有质点 随时间变化规 相对平衡位置的 律 位移
图象特点
课堂互动讲练
两种图象 比较内容 振动图象 波动图象
图象信息
图象变化 一个完整曲 线对应横 坐标
(1)波长、振幅 (1)周期、振幅 (2)任意一质点该时 (2)各时刻质点的位移 刻的位移 (3)速度、加速度的方 (3)任意一质点在该 向 时刻加速度的方向 随时间推移图象延续， 随时间推移，图象 但已有形状不变 沿传播方向平移 一个周期 一个波长