高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-4第十二章 机械波2 波的图象课前预习ppt课件

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-4第十二章 机械波2 波的图象课前预习ppt课件，共32页。PPT课件主要包含了波的图像，机械波的传播，波的图象，波的传播是匀速的，波的图象的画法，年春季卷18，年江苏卷8，解见下页，ACD，年重庆卷18等内容，欢迎下载使用。

一、机械波的分类和传播二、 波的图象波形图的基本问题 04年秋无锡市期末考试 2005年理综全国卷Ⅱ19 2005年全国理综卷Ⅲ20 2005年北京春季理综19 2004年春季卷18 05年洪泽外国语中学3 2005年北京理综卷17 2004年全国卷Ⅳ18 06年江苏省盐城中学二模7 2005年江苏卷8 05年12月广州市统测3 06年江苏省前黄中学二模13 05年南通调研测试二9 例1 波形图的描绘 2005年理综全国卷I 18 2006年重庆卷18 06年湖南百校大联考(一) 9 2006年上海卷10 3. 波的传播的双向性 05年苏锡常镇教学情况调查(一) 7波的传播的周期性 05年徐州质量检测二8 2005年上海卷13 2005年广东卷3 2004年广西卷3 2004年全国卷Ⅱ17
一、机械波的分类和传播
1.分类——机械波可分为横波和纵波两种。
⑴质点振动方向和波的传播方向垂直的叫横波， 如：绳上波、水面波等。⑵质点振动方向和波的传播方向平行的叫纵波， 如：弹簧上的疏密波、声波等。
⑴ 在同一种均匀介质中机械波的传播是匀速的。 波速、波长和频率之间满足公式：v=λf。
⑵ 介质质点的运动是在各自的平衡位置附近的简谐运动, 是变加速运动，介质质点并不随波迁移。
⑶ 机械波转播的是振动形式、能量和信息。
⑷ 机械波的频率由波源决定,而传播速度由介质决定.
⑸ 波由一种介质进入另一种介质，频率不变，波长和 波速都要改变。 λ1/λ2= v1 / v2
1.振动图象和波的图象振动图象和波的图象从图形上看好象没有什么区别，但实际上它们有本质的区别。⑴物理意义不同：振动图象表示同一质点在不同时刻的位移；波的图象表示介质中的各个质点在同一时刻的位移。 ⑵图象的横坐标的单位不同：振动图象的横坐标表示时间；波的图象的横坐标表示距离。⑶从振动图象上可以读出振幅和周期；从波的图象上可以读出振幅和波长。
波的图象中，波的图形、波的传播方向、某一介质质点的瞬时速度方向，这三者中已知任意两者，可以判定另一个。（口诀为: 沿着波的传播方向,“上坡下，下坡上” ）
在一个周期内，波形匀速向前推进一个波长.n个周期波形向前推进n个波长(n可以是任意正数).在计算中既可以使用v=λf，也可以使用v=s/t.
4.介质质点的运动是简谐运动（是一种变加速运动） 任何一个介质质点在一个周期内经过的路程都是4A, 在半个周期内经过的路程都是2A，但在四分之一个 周期内经过的路程就不一定是A了。
5.起振方向 介质中每个质点开始振动的方向都和振源开始振动的 方向相同。
04年秋无锡市期末考试
已知一简谐横波在某一时刻的波形图如图所示，图中位于a、b两处的质点经过四分之一周期后分别运动到a′ 、b′处，则下列判断正确的是 ( )A．可知波的传播方向B．可知波的传播速度C．可知波的周期D．可知波的波长
2005年理综全国卷Ⅱ19
19.一简谐横波沿 x 轴正方向传播，某时刻其波形如图所示． 下列说法正确的是 [ ] A．由波形图可知该波的波长B．由波形图可知该波的周期C．经1/4周期后质元P运动到Q点D．经1/4周期后质元R的速度变为零
2005年全国理综卷Ⅲ20.
20.一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a 、b 、c为三个质元，a 正向上运动。由此可知 （ ）A. 该波沿x 轴正方向传播B. c 正向上运动C. 该时刻以后，b比c先到达平衡位置 D. 该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处
2005年北京春季理综19.
19．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为60m/s，在t=0时波的图像如图所示，则 （ ）A．此波频率为40Hz，此时质元b的速度为零B．此波频率为40Hz，此时质元b的速度向着y轴负方向C．此波频率为20Hz，此时质元a的速度向着y轴正方向D．此波频率为20Hz，此时质元a的速度为零
18．一简谐横波在x轴上传播，波源振动周期T=0.1s，在某一时刻的波形如图所示，且此时a点向下运动，则 ( ) A．波速为20m／s，波向x轴正方向传播 B．波速为10m／s，波向x轴负方向传播 C．波速为20m／s，波向x轴负方向传播 D．波速为10m／s，波向x轴正方向传播
05年洪泽外国语中学3.
3．如图所示，让小球P一边贴水面每秒振动5次，一边沿x轴正方向匀速移动，O点是它的初始位置. 图示为观察到的某一时刻的水面波，图中的实线表示水面波的波峰位置,此时小球P处于波峰位置，激起的第一个波峰刚好传动40cm处.那么水面波的传播速度及小球P匀速移动的速度分别是: （ ） A．0.05m/s、0.025m/s B．0.1m/s、 0.1m/s C．0.15m/s、0.125m/s D．0.2m/s、 0.1m/s
提示: 共振动10次,历时2s
2005年北京理综卷17.
17.一列简谐机械横波某时刻的波形图如图所示，波源的平衡位置坐标为x=0。当波源质点处于其平衡位置上方且向下运动时，介质中平衡位置坐标x=2m的质点所处位置及运动情况是 （ ）A.在其平衡位置下方且向上运动B.在其平衡位置下方且向下运动C.在其平衡位置上方且向上运动D.在其平衡位置上方且向下运动
提示：相距半个波长的两质点振动情况反相。
已知：一简谐横波在某一时刻的波形图如图所示，图中位于a、b两处的质元经过四分之一周期后分别运动到a′ 、b′ 处。某人据此做出如下判断：①可知波的周期， ②可知波的传播速度，③可知的波的传播方向，④可知波的波长。其中正确的是（ ）A．①和④ B．②和④C．③和④D．②和③
2004年全国卷Ⅳ18
06年江苏省盐城中学二模7
7、一列简谐横波沿x轴正方向传播，传播速度为10m/s。当波传到x=5m处的质点P时，波形如图所示。则以下判断正确的是（ ） A．这列波的周期为0.4sB．再经过0.4s，质点P第一次回到平衡位置C．再经过0.7s，x=9m处的质点Q到达波峰处D．质点Q到达波峰时，质点P恰好到达波谷处
8.一列简谐横波沿x轴传播，t=0时的波形如图示，质点A与质点B相距1m，A点速度沿y轴正方向； t=0.02s时，质点A第一次到达正向最大位移处，由此可知 （ ）A. 此波的传播速度为25m/sB. 此波沿x轴负向传播C. 从t=0时起，经过0.04s，质点A沿波传播方向迁移了1mD.在t=0.04s时,质点B处在平衡位置,速度沿y轴负方向
解: T=0.08s λ=2m v=λ/T=25m/s
经过0.04s=T/2，质点B处在平衡位置,速度沿y轴正方向,D错.
质点 不会随波迁移,C错
05年12月广州市统测3
3．如图2所示，在xy平面内有一沿x 轴正方向传播的简谐横波，波速为1m/s，振幅为4cm，频率为2.5Hz.在t=0时刻，P点位于其平衡位置上方最大位移处，则距P为0.2m的Q点 ( ) A. 在0.1s 时的位移是4cm B. 在0.1s 时的速度最大 C. 在0.1s 时的速度向下 D. 在0到0.1s 时间内的路程是4cm
解: v= 1m/s f= 2.5Hz ∴T=0.4s λ=v/f=0.4m
P和Q点相距为0.2m, 即λ/2, 所以两点的振动反相.
在t=0时刻, P点位于波峰, 则Q点位于波谷.
在t=0.1s时刻，Q点位于平衡位置向上运动,速度最大.
在0到0.1s 时间内Q点从波谷到平衡位置, 路程是4cm
06年江苏省前黄中学二模13
13．(14分)在某介质中形成一列简谐波，t=0时刻的波形如图中的实线所示。若波向右传播，零时刻刚好传到A点，且再经过0.6s，P点也开始起振，求： （1）该列波的周期T=？ （2）从t=0时起到P点第一次达到波峰时止，O点对平衡位置的位移y0及其所经过的路程 s0各为多少？
（1） 由图象可知，λ＝2m A=2cm
当波向右传播时，A点的起振方向竖直向下，包括P点在内的各质点的起振方向均为竖直向下
波速v=x /Δt1 = 6/0.6 =10m/s
由 v=λ/ T ，得 T ＝ λ/ v = 0.2s
（2）由t=0至P点第一次到达波峰止，经历的时间
而t=0时O点的振动方向竖直向上（沿y轴正方向）
故经Δt2时间，O点振动到波谷，即：y0=－2cm
O点经过的路程 s0=n·4A=(3＋3/4)·4A=0.3m
9. 一列简谐横波在某时刻的波形如图所示，此时刻质点P的速度为v，经过0.2s它的速度大小、方向第一次与v相同，再经过1.0s它的速度大小、方向第二次与v相同，则下列判断中正确的有（ ）A. 波沿＋x方向传播，波速为5m/sB. 质点M与质点Q的位移大小总是相等、方向总是 相反C. 若某时刻M质点到达波谷处， 则P质点一定到达波峰处D. 从图示位置开始计时，在2.2s 时刻，质点P的位移为-20cm
05年南通调研测试二9
振动的质点在平衡位置两侧对称位置具有相等的速率, 比较P质点振动的两种可能(图a图b):
对照题意, P质点开始向上振动,波沿＋x方向传播.
有 T=1.2s. λ=6m , v= λ/T=5m/s A对.
M质点和P质点相距λ/2, 所以C对.
而质点M与质点Q在平衡位置的的位移不是λ/2的奇数倍, 所以B错.
P质点经过0.1 s时间, 到平衡位置,向上振动,再经过2.1s=7T/4, P质点到波谷位置,D对.
如图示为一列沿x轴传播的简谐波t=0时的波形图,此时在x=4m处的质点P离开平衡位置的位移为1cm,运动方向沿y轴负方向.已知该列波的周期为0.2s,则当x=10m处的Q点的位移为 -1cm所对应的时刻为 ( ) B. 0.12s C. 0.02s
解: P点运动方向沿y轴负方向,波向左传播.
T=0.2s, λ=10m, v= λ/T=50m/s
Q点运动方向沿y轴正方向, Q点经过比T/2略多一点时间到达-1cm处,或者经过比T略少一点时间到达-1cm处. B、D正确.
又解：使波形沿-x方向移动到Q点的位移为-1cm,如图示：
t1 =s1 /v=6/50=0.12s
t2=s2 /v=9/50=0.18s
2005年理综全国卷I 18
一列沿x轴正方向传播的简谐横波,周期为0.50s.某一时刻,离开平衡位置的位移都相等的各质元依次为P1,P2,P3, … 。已知P1和P2之间的距离为20cm, P2和P3之间的距离为80cm ,则P1的振动传到P2所需的时间为 ( )A. 0.50s B. 0.13s C. 0.10s D. 0.20s
解:由题意画出波形图如图示:
可见波长λ=100cm
波速v =λ/ T = 200cm/s
P1的振动传到P2所需的时间为t
t=s/v=20/200=0.1s
不难看出PR范围内2 cm≤x < 3 cm的质点正在向y轴负方向运动
A. 2 cm≤x≤4 cm B. 2 cm< x < 4 cmC. 2 cm≤x < 3 cm D. 2 cm < x≤3 cm
18. 题图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时的波形。当R点在t=0时的振动状态传到S点时，PR范围内(含P、R)有一些质点正在向y轴负方向运动，这些质点的x坐标取值范围是 ( )
解: 画出振动状态传到S点时的波形如图蓝线示,
06年湖南百校大联考(一) 9
A．t=0时刻，a、b两质点的加速度相同B．a、b两质点的平衡位置的距离为半波长的奇数倍C．a质点速度最大时，b质点速度为零D．当b质点的位移为+2cm时，a质点的位移为负
9．一列简谐横波沿x轴正向传播振幅为2cm,已知在t=0时刻相距30m的两质点a、b 的位移都是1cm,但运动方向相反,其中a 质点沿y 轴负方向,如图所示,则（ ）
解：由正弦曲线的性质可知波长为90m（如图示）
10.在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点的距离均为L，如图（a）所示。一列横波沿该直线向右传播，t=0时到达质点1，质点1开始向下运动，经过时间∆t第一次出现如图（b）所示的波形，则该波的 ( )A．周期为∆t，波长为8L.B．周期为2∆t/3，波长为8L.C．周期为2∆t/3，波速为12L /Δt.D．周期为∆t，波长为8L/Δt
t=0时刻, 波刚传到质点1, 质点1开始向下运动，说明波源的起振方向是向下的.
经过时间Δt第一次出现如图（b）所示的波形．由波的传播方向, △t时刻质点9向上运动, 故质点9不是刚起振，则该波应当刚传到质点13，可见质点1已经振动了1.5T.图(c)
∴ v=λ/T= 12L /Δt
05年苏锡常镇教学情况调查(一)7
7. 如图所示，一列横波沿x轴传播，t0时刻波的图象如图中实线所示；经△t =0.2s，波的图象如图中虚线所示．已知其波长为2m，则下述说法中正确的是 ( )A．若波向右传播，则波的周期可能大于2sB．若波向左传播，则波的周期可能大于0.2sC．若波向左传播，则波的波速可能小于9m/sD．若波速是19m/s, 则波向左传播
若波向右传播，ΔS=0.2m=(n+1/10) λ
Δt=0.2 s=(n+1/10) T ∴T=2／(10n+1) <2s A错.
若波向左传播，ΔS=0.2 m=(n+9/10) λ
Δt=0.2 s=(n+9/10) T
∴T=2／(10n+9) >0.2 s B对.
v= λ/T= (10n+9) m/s D对.
05年徐州质量检测二8
8. 一列横波在x 上传播，t 时刻与t +0.4s时刻在x 轴上0 - 6m区间内的波形图如图中同一条图线所示，由图可知： ( ) A. 该波最大波速为10m/s B. 质点振动周期的最大值为0.4s C. 在t +0.2s时，x =6m的质点位移为零 D. 若波沿x 轴正方向传播，各质点刚开始振动时的 方向向上
解：nT =0.4s T=0.4/n (s)
λ=4m v=λ/ T=10n (m/s)
t +0.2s时，波形跟如图示反相, x =6m的质点位移为零
波形限制在0 - 6m区间内,最前面的波形未知, D错
2005年上海卷13.
13.　A、B两列波在某时刻的波形如图所示，经过t＝TA时间(TA为波A的周期)，两波再次出现如图波形，则两波的波速之比vA：vB可能是 （ ）(A) 1：3 (B) 1：2(C) 2：1 (D) 3：1
解：由波形图λA/λB= 2：1
TA/TB= n （n=1、2、3、4、5、6…）
∴ vA/vB= 2：n
一列沿x轴正方向传播的简谐横波, t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.2s时刻的波形如图中虚线所示，则 ( )A.质点P的运动方向向右B.波的周期可能为0.27sC.波的频率可能为1.25HzD.波的传播速度可能为20m/s
解: 质点P的运动方向向上(+y方向) A错
波长λ=24m Δt=(n+1/4)T=0.2s
T=0.8/ (4n+1) s n=0,1,2,3…… B错
f= (4n+1)/0.8 Hz n=0 时 f= 1.25 Hz C对
波速v=λ/T=30 (4n+1) m /s D错
一列简谐波沿一直线向左运动，当直线上某质点a向上运动到达最大位移时，a点右方相距0.15m的b点刚好向下运动到最大位移处，则这列波的波长可能是（ ） A．0.6m B．0.3m C．0.2m D．0.1m
Δs=(n＋1/2)λ
λ =2s / (2n＋1)= 0.3 / (2n＋1)