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第1节 波的形成和描述课堂互动三点剖析一、波的形成与传播1.形成条件要形成一列波，必须要有用以引起其他质点振动的那个质点，即波源；要把波源的振动传播出去，必须有介质，故波的形成条件为：（1）波源；（2）介质.2.传播特点（1）波传播时，介质中的质点跟着波源做受迫振动，每个质点的振动频率和周期都与波源相同；各质点的起振方向与波源的起振方向相同，离波源越远的质点，起振越滞后.（2）波在传递运动形式的同时也传递能量.【例1】关于机械波的以下说法中，正确的是（ ）A.波动发生需要两个条件：波源和介质 B.波动过程是介质质点由近及远移动的过程C.波动过程是能量由近及远传递的过程 D.波源与介质质点的振动都是自由振动解析：波源（即振源）振动时，依靠介质中的相互作用力带动周围各部分质点振动起来，形成机械波.作为介质的各质点只在平衡位置附近做振动，并不随波向外迁移，仅把振源的振动和能量传播开来.波源和介质质点之间的相互作用力阻碍波源的振动，是一种阻力，所以波源的振动不可能是自由振动.相邻的介质质点间存在相互作用，故介质质点不是自由振动.答案：AC二、波的图象 表示介质中的各个质点在某一时刻偏离平衡位置的位移. 波的图象并不是波实际运动的波形图，但某时刻横波的图象形状与波在该时刻的实际波形很相似，波形中的波峰对应波的图象中的位移正向最大值，波谷对应图象中位移负向最大值.波形中的平衡位置也对应图象中的平衡位置. 简谐波的图象是正（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同.由波的图象能获取的信息1.从图象上可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.因加速度方向和位移方向相反，可确定任一质点在该时刻的加速度方向.4.若已知波的传播方向，可确定各质点在该时刻的振动方向，并判断位移、加速度、速度、动能的变化.已知某质点的振动方向，可确定波的传播方向.【例2】一简谐横波在x轴上传播，在某时刻的波形如图2-1-2所示.已知此时质点F的运动方向向下，则（ ）图2-1-2A.此波朝x 轴负方向传播 B.质点D此时向下运动C.质点B将比质点C先回到平衡位置 D.质点E的振幅为零解析：已知质点F向下振动，由上述方法可知，此列波向左传播.质点B此时向上运动，质点D向下运动，质点C比B先回到平衡位置. 在此列波上所有振动质点的振幅都是相等的.故只有A、B选项正确.答案：AB三、波的特征 在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于一个波长，因而可得到波长、频率f（或周期T）和波速v三者的关系为：v=,根据T=,则有v=f.说明：波长、波速v、频率f的决定因素：波的传播速度v=f，或v=，其中v、f（T）三个量相互关联.（1）周期和频率，只取决于波源，而与v、无直接关系.（2）速度v决定于介质的物理性质，它与T、无直接关系.只要介质不变，v就不变，而不决定于T、，反之如果介质变，v也一定变.（3）波长则决定于v和T，只要v、T其中一个发生变化，其值必然发生变化，而保持v=f的关系.【例3】一列横波在t=0时刻的波形如图2-1-3所示，传播方向沿x轴正方向.已知在0.9 s末P点出现第三次波谷，则从零时刻算起，_ s在Q点第一次出现波峰.图2-1-3解析：波沿x轴正方向传播，质点P此时刻从平衡位置向y轴负方向开始振动，经时间第一次到波谷位置，P点出现第三次波谷经2时间，故2=0.9 s，得T=0.4 s.波向外传播的速度v=5 m/s，t=0时刻波已传至x=2.5 m处，传至Q点需时间t1=s=1.1 s.这样，Q点从平衡位置开始向y轴负方向运动，第一次到波峰还需T=0.3 s，故须经1.4 s在Q点第一次出现波峰.答案：1.4各个击破类题演练1一小石子落入平静的湖面中央，圆形波纹一圈圈向外传播，有一片树叶落在水面上，则树叶（ ）A.逐渐漂向湖心 B.逐渐漂向湖畔C.在落下地方上下振动 D.沿树叶所在的圆圈做圆周运动解析：树叶随它所在的湖水运动，做的应是上下振动，并不随波迁移，既不会漂向湖畔，也不会漂向湖心，故C正确.答案：C变式提升1以下对机械波的认识正确的是（ ）A.形成机械波一定要有振源和介质B.振源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全相同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，右方的质点比左方的质点早一些振动解析：振源和介质是形成机械波的两个必不可少的条件，故A正确.简谐运动在介质中传播时，介质中各质点都做简谐运动，在波的传播方向上，后面的质点比前面的质点总要晚一些开始振动，但质点本身并不随波的传播而发生迁移，而且各质点的振动步调不一致，故B、C、D都错.答案：A类题演练2如图2-1-4所示是一列横波在某一时刻的波形图，波沿x轴正向传播.图2-1-4（1）该时刻A质点运动的方向是向_，C点的运动方向是向_，D点的运动方向是向_.（2）再经过，质点A通过的路程是_ cm，质点C的位移是_ cm.解析：(1)由于波沿x轴正方向传播，所以A点在“下坡区”，向上运动；C点、D点均在“上坡区”，C、D两点都向下运动.(2)再经过，A又回到平衡位置，所以A通过的路程为4 cm；C点也回到平衡位置，其位移为0.答案：(1)上 下 下 (2)4 0变式提升2图2-1-5所示是以质点P为波源的机械波沿着一条固定的轻绳传播到质点Q的波形图，则质点P刚开始振动时的方向为（ ）图2-1-5A.向上 B.向下 C.向左 D.向右解析：根据波的传播方向与波形图可知，Q点此时振动方向向上，又因Q点此时恰好刚开始振动，所以每个质点的起振方向都是向上的.答案：A类题演练3对机械波关于公式v=f，正确的是（ ）A.v=f适用于一切波B.由v=f知，f增大，则波速v也增大C.v、f三个量中，对同一列波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有fD.由v=f知，波长是2 m的声音比波长是4 m的声音传播速度小2倍解析：公式v=f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BD错.对同一列波，其频率由振源决定，与介质无关，故C正确.答案：AC 变式提升3一简谐横波在x轴上传播，波源振动周期T=0.1 s，在某一时刻的波形如图2-1-6所示，且此时a点向下运动，则（ ）图2-1-6A.波速为20 m/s,波向x轴正方向传播 B.波速为10 m/s，波向x轴负方向传播C.波速为20 m/s，波向x轴负方向传播 D.波速为10 m/s，波向x轴正方向传播解析：由此时a点向下运动，容易判定波向x轴正方向传播.根据波形图可知波长=2.0 m,又知周期T=0.1 s，所以v=m/s=20 m/s,A选项正确.答案：A6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375
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