2022年机械波知识点与练习 .pdf
第一节波的形成和传播学习目标：1.理解波的形成和传播2.知道横波和纵波，理解波峰和波谷、密部和疏部3.知道机械波，理解机械波传播形式重点难点：1.认识波的形成和波的传播特点2准确理解质点振动和波的传播的关系易错问题：不能正确理解质点的振动与波的传播关系及区别基础知识梳理一、波的形成和传播1波的形成过程(1)波各部分看成由许多_组成，各部分之间存在着相互作用的_(2)沿波的传播方向，后一个质点开始振动总比前一个质点迟一些，这样质点就依次被_2振动的 _逐渐传播开去形成波二、横波和纵波1横波：质点的振动方向跟波的传播方向相互_的波，叫做横波(1)波峰：在横波中，凸起的最高处叫做波峰(2)波谷：在横波中，凹下的最低处叫做波谷2纵波：质点的振动方向跟波的传播方向_的波，叫做纵波(1)密部：在纵波中，_叫做密部(2)疏部：在纵波中，_叫做疏部三、机械波1介质：能传播波的物质叫做介质2机械波： _在介质中传播形成了机械波3产生机械波的条件：同时存在_和_说明：有振动不一定存在波，但有波一定存在振动4机械波传播的只是振动的运动形式，介质中的各质点并不随波迁移5波是传递 _的一种方式，而且可以传递_核心要点突破一、机械波的形成与特点1机械波的形成(1)实质：介质质点间存在相互作用力，介质中前面的质点带动后面的质点振动(2)质点间的作用：相邻的质点相互做功，同时将振动形式与波源能量向外传播(3)介质质点的振动：从波源开始，每一个质点都由前面的质点带动做受迫振动2波的特点(1)振幅：像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同(2)周期：各质点振动的周期均与波源的振动周期相同(3)步调：离波源越远，质点振动越滞后(4)各质点只在各自的平衡位置振动，并不随波逐流(5)机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也传递能量和信息精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 11 页二、对横波和纵波的理解横波只能在固体中传播，而纵波可以在固、液、气三种状态的物质中传播1横波是物体的形状发生了变化而产生弹力作用所致，由于只有固体才有固定的形状，也只有发生形变时才产生弹力，所以只有在弹性固体里才能产生横波2产生纵波时，物体的各部分经常在压缩和拉长，也就是说经常在改变自己的体积，在体积改变时， 固体内固然要产生弹力，液体和气体也要产生弹力，所以纵波在这三种状态的介质中都能传播3纵波和横波可同时存在于同一种介质中，如地震波，既有横波，又有纵波，横波和纵波同时在地壳中传播特别提醒1绳波和声波分别是典型的横波和纵波，水波是比较复杂的机械波，不是横波2在纵波中各质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上，而不是方向相同三、振动与波动的关系振动波动运动现象振动是单个质点所表现出的周而复始的运动现象波动是质点群联合起来表现出的周而复始的运动现象运动成因质点由于某种原因离开平衡位置， 同时受到指向平衡位置的力 回复力的作用介质中质点受到相邻质点的驱动而随着运动，并将振动形式由近及远传播出去，各质点间存在相互作用的弹力振动波动能量变化振动系统的动能与势能相互转化，动能最大时势能最小，势能最大时动能为零， 总的机械能守恒振源将机械能传递给它相邻的质点，这个质点再将能量传递给下一个质点，当波源停止振动时，各个质点的振动也会相继停下来联系(1)振动是波的起因，波是振动的传播(2)有波动一定有振动，有振动不一定有波动(3)波动的周期等于质点振动的周期精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 11 页类型一波的形成和传播例 1 关于机械波的形成，下列说法中正确的是() A物体做机械振动，一定产生机械波B后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步C参与振动的质点都有相同的频率D机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递变式 1 1(2010 年西安高二检测)关于机械振动和机械波下列叙述不正确的是() A有机械振动必有机械波B有机械波必有机械振动C在波的传播中，振动质点并不随波的传播发生迁移D在波的传播中，如果振源停止振动，波的传播并不会立即停止类型二横波和纵波的区别例题 2 关于横波和纵波，下列说法正确的是() A质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波B质点振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫纵波C横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部D地震波是横波，声波是纵波变式 2 2下列有关横波和纵波的说法，正确的是() A振源上下振动所形成的波是横波B振源水平振动所形成的波是纵波C波沿水平方向传播，质点沿竖直方向振动，这类波是横波D横波的质点不随波迁移，但纵波的质点将随波迁移类型三振动与波动的关系例题 3 (2009 年高考全国卷)下列关于简谐运动和简谐波的说法，正确的是() A介质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等B介质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等C波的传播方向一定和介质中质点振动的方向一致D横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍变式 3 关于振动和波的关系，下列说法中正确的是() A振动是波的成因，波是振动的传播B振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象C波的传播速度就是质点振动的速度精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 11 页D波源停止振动时，波立即停止传播第二节横波的图像一、波的图象1.用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置2.用纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移波的图象有时也称波形图简称波形（1）如果波的图象是正弦曲线，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，介质的质点在做简谐振动（3）简谐波是一种最基本、最简单的波. 二、波的图象的物理意义1、波的图象的物理意义：反映介质中各个质点某一时刻偏离平衡位置的位移由波的图象的画法可以知道：对横波而言图象反映了某时刻介质中各个质点在空间的实际分布情况。2、振动图象的物理意义：反映某个质点不同时刻偏离平衡位置的位移由振动图象的画法可以知道：图象上的点并不表示做简谐运动的质点在空间的实际位置。三、波的图象的应用(一) 题型之一：波的传播方向、质点的振动方向以及波形图三者知其二，而求其一。题型之二：求波在任意时刻的波形图练习一：如图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图试求出波形图上A、B、C、D 四个质点的振动方向精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 11 页练习二：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如果这个质点的振动方向向上，则波的传播方向又如何？如果已知这个质点做减速运动，则波的传播方向又如何？练习三：如图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图,试画出再经过T/4、3T/4 和 5T/4 时的波形图练习四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。试画出再经过 T/4、 3T/4 和 5T/4 时的波形图第三节波长频率波速精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 11 页定义：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，叫做波长说明：1.振动情况完全相同的两个质点位移总相等（大小、方向）2.每经过一个波长的距离，出现一个振动情况完全相同的质点，因此波长描述了波传播过程中的空间上的周期性（重复性）。3.相距 的整数倍的两个质点振动步调总是一致4.相距 /2 的奇数倍的两个质点振动步调总是相反5.在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻的密部（或疏部）之间的距离等于波长例题 1 抖动绳子的一端，产生如图所示的横波，则绳上的横波的波长为() A120cmB80cmC40cmD20cm 二、周期和频率(1)波的频率 (或周期 )就是波源的频率(或周期 )，也就是各质点的频率(或周期 )(2)波的频率 (或周期 )由波源所决定，与介质无关(3)波的频率 (或周期 )是描述波的 “ 时间周期性 ” 的物理量机械波在介质中传播具有空间和时间上的周期性当波源完成一次全振动时，波就完成一次周期性变化，所以波源振动周期与波传播的周期相同，也即是波的频率与波源振动频率相等故波的频率由波源决定，与介质无关. 三、波速波速是表示振动在介质中传播快慢的物理量，它等于单位时间内振动向外传播的距离，即vxt. (2)波速的典型表示：由于在一个周期内波传播的距离等于波长，所以波在均匀介质中匀速传播，那么vTf，此公式不但适合机械波，其他的波仍适用(3)波速的决定因素：对于波长 、频率 f、波速 v 这三个物理量，当波由一种介质进入另一种介质时，只有频率不变，因为它由波源决定；波速由介质决定；波长就由波源、介质共同决定例题 2 男女生二重唱中，女高音和男中音的频率、波长和波速分别为f1、1、v1和 f2、2、v2，它们之间的关系是 () Af1f2，12，v1v2Bf1f2，12，v1f2，1f2，再由 vf知， v 相同， f1f2，所以 12，因而 C 正确， D 错. 3 解析：公式vf适用于一切波，无论是机械波还是电磁波，A 正确；机械波的波速仅由介质决定，与频率f 无关，所以B、D 错误；对同一列波，其频率由振源决定，与介质无关，故 C 正确，应选A、C. 答案： AC 点评：波速由介质决定，频率由波源决定4 解析：由yx 图象知，此简谐波的波长 1m.所以波速vf8m/s.又知 P 点此时向下运动，根据 “ 上坡下 ” 可以判断，波向右传播，故A 正确 . 5 解析： 如果这列波向右传播，则传播的距离为n 14 ， 4 cm，则时间可能是1 s、5 s、9 s A 正确；如果这列波向左传播，则传播的距离为n 34 ，则这段时间可能为3 s、7 s、11 s C正确?答案： AC 点评： 解此题的技巧是平移波形法，此法既可用来判断质点的运动方向，又可用来描出下一时刻的波形图6 答案： (1)4 m(2)波由 a 传向 b 时， v600/(4n3) m/s(n1,2，) 波由 b 传向 a 时， v600/(4n1) m/s(n1,2， ) 解析： (1)质点 a 一个周期运动的路程是S00.16 m 1 s内的周期数是nft 25 1 s内运动的路程sns04 m (2)波由 a 传向 b，sab(n3/4) vf600/(4n 3) m/s(n 1,2，)波由 b 传向 a，sab(n1/4) vf600/(4n 1) m/s(n 1,2，)7 解析：由题干条件可求出波速，由图象可看出波长，那么17 s内波传播的距离x 可求，把图示波形沿x 正向平移x 即可方法一：平移法(1)比较周期与时间精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 11 页由题知波速v0.80.2m/s4 m/s，由图知波长 8 m. 可知周期 Tv84s 2 s,17 秒内的周期ntT172812，将 8 舍弃，取12，根据波动的时间与空间的周期性，将波向x 方向平移12 即可，如图 (1)中虚线所示；(2)比较距离与波长17 s 内波前进的距离xv t68 m，由于空间的限制，如果画波传68 m 处的波形在图(1)中很不现实通常采取的做法是：17 s 内波传播的波长数nx688812，根据波呈现的空间周期性，将(1)波形向右移动12 即可如图 (1)中虚线所示方法二：特殊质点法如图 (2)，在图中原图形上取两特殊质点a、b，因 t812T，舍弃 8，取12T，找出a、b两质点再振动T2后的位置a 、b，过 a、b画一条正弦曲线即可补充小练习1c 2abce 机械波的周期和频率由波源决定，与介质无关波速由介质决定，与波源无关波长由波源和介质共同决定。3 abd fTv精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 11 页
