1、温馨提示: 此套题为Word版,请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴,调节合适的观看比例,答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。2波 的 描 述必备知识自主学习一、波的图像1波的图像的画法:2正弦波:二、波长、频率和波速1波长:(1)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。(2)特征:在横波中,两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。在纵波中,两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长。2周期T、频率f:(1)周期(频率):在波动中,各个质点的振动周期(频率)叫波的周期(或频率)。(2)周期T和频率f的关系:互为倒数,即f。(3)波长与周期的关系:经过一个周期,振动在介质中
2、传播的距离等于一个波长。3波速v:(1)定义:波速是指波在介质中传播的速度。(2)特点:机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定,不同频率的机械波在相同的介质中的传播速度相等(选填“相等”或“不相等”)。某种机械波从一种介质进入另一种介质,频率不变,波速改变。(3)波长、频率和波速之间的关系:vf。(1)波的图像也称为波形图,简称波形。()(2)波的图像表示某一质点在各个不同时刻的位移。()(3)只有横波才能画出波的图像。()(4)波的图像表示波中各质点在某一时刻的位移。()关键能力合作学习知识点一波的图像的理解及应用1波的图像的分析:(1)波的图像是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格
3、”。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
4、定该波的传播方向。3波的图像的周期性:在波的传播过程中,各质点都在各自的平衡位置附近振动,不同时刻质点的位移不同,则不同时刻波的图像不同。质点的振动位移做周期性变化,则波的图像也做周期性变化。经过一个周期,波的图像复原一次。4波的传播方向的双向性:如果只知道波沿x轴传播,则有可能沿x轴正向传播,也可能沿x轴负向传播,具有双向性。如图是艺术体操比赛中的带操表演,运动员手持细棒抖动彩带的一端,彩带随之波动翻卷,翩翩起舞。请问:(1)波是怎样形成的?(2)波的传播有什么特点?提示:(1)彩带后面的质点在前面质点的带动下形成了带波。(2)彩带的每一点并没有随波向远处迁移,只是向远处传递了机械振动这种运
5、动形式和能量。【典例】一列横波在某一时刻的波形图如图所示,已知波向左传播,则下列叙述正确的是()A经过一定时间,E点将运动到C点处BM点和P点的振动情况相同CP点比M点先到达最低位置DB、D两点的加速度相同【解题探究】(1)质点不会随着波传播迁移,振动情况相同的质点距离必须是波长的整数倍。(2)通过波的传播方向可以判断图中质点的运动方向,回复力始终指向平衡位置并与偏离平衡位置的距离成正比。【解析】选C。波传播质点不会随着迁移,故A错误;M点和P点只是目前偏离平衡位置的距离一致,它们的间距不是波长的整数倍,振动情况不一样,故B错误;波向左传播,因此P点运动方向为y轴负方向,M点运动方向为y轴正方
6、向,故P点比M点先到最低位置,故C正确;回复力始终指向平衡位置,B、D两点的加速度大小相等方向相反,故D错误。判断质点振动方向或波传播方向的方法(1)带动法:先振动的质点带动邻近的后振动的质点,在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P,若P在P点上方,则P向上振动,若P在下方,则P向下振动(如图甲所示)。(2)上下坡法:沿波的传播方向看去,“上坡”处的质点向下振动;“下坡”处的质点向上振动,简称“上坡下、下坡上”(如图乙所示)。(3)同侧法:在波的图像上的某一点,沿竖直方向画出一个箭头表示质点振动方向,并设想在同一点沿水平方向画一个箭头表示波的传播方向,那么这两个箭头总是在曲线的同侧(如图丙
7、所示)。(4)微平移法:如图丁所示,实线为t时刻的波形,作出微小时间t(t0.20 s。下列说法正确的是()A.波速为0.40 m/sB波长为0.08 mCx0.08 m的质点在t0.70 s时位于波峰Dx0.08 m的质点在t0.12 s时位于波谷【解析】选A。由图像可知波长0.16 m,B错;由于该波的周期T0.2 s,结合图像可知T0.4 s,则波速为0.40 m/s,A对;t0时x0.08 m的质点从平衡位置沿y轴正向振动,t0.70 s时位于波谷,t0.12 s时位于平衡位置与波峰之间的某一位置,C、D错,故选A。【拓展例题】考查内容:波的多解性的综合应用【典例】一列简谐横波向右传播
8、,波速为v,沿波传播方向上有相距为L的P、Q两质点,某时刻P、Q两质点都处于平衡位置,且P、Q间仅有一个波峰,经过时间t,Q质点第一次运动到波谷。则t的可能值有()A1个B2个C3个D4个【解析】选D。由题中条件可知,P、Q间的波形有如图所示四种已知波向右传播,对图甲Q质点第一次运动到波谷时间t1,对图乙Q质点第一次运动到波谷时间t2,对图丙Q质点第一次运动到波谷时间t3,对图丁Q质点第一次运动到波谷时间t4。情境模型素养如图甲所示,波源S从平衡位置处开始向y轴正方向振动,振动周期为T0.01 s,振幅为2 cm,产生的简谐波向左、右两个方向传播,波速均为v40 m/s。经过一段时间后,P、Q
9、两点开始振动。探究:已知距离SP1.2 m、SQ1.7 m(1)求此波的频率和波长。(2)以Q点开始振动的时刻作为计时的零点,试在图乙中分别画出P、Q两点的振动图像(至少画一个周期)。【解析】(1)频率f Hz100 Hz由波速公式v得,波长vT400.01 m0.4 m(2)SP1.2 m3、SQ1.7 m4。波源S开始振动方向竖直向上,则介质中各点起振方向均沿竖直向上方向。结合波形可知,当Q点开始振动时,Q点向上振动,而P点此时处于波峰,则P、Q两点的振动图像为答案:(1)100 Hz0.4 m(2)见解析图竖直悬挂的弹簧振子下端装有记录笔,在竖直面内放置记录纸。当振子上下振动时,以水平向左的速度v10 m/s匀速拉动记录纸,记录笔在纸上留下记录的痕迹,建立坐标系,测得的数据如图所示。探究:振子振动的振幅和频率。【解析】设周期为T,振幅为A。由题图得A5 cm;由于振动的周期就是记录纸从x0至x1 m运动的时间,所以周期为:T0.1 s,故频率f Hz10 Hz。答案:5 cm10 Hz关闭Word文档返回原板块