(三)波的图象与振动图象的比较;
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简谐运动的振图象 |
机械波的波动图象 |
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图象 |
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函数关系 |
一个质点做简谐运动时,它的位置x随时间 t变化的关系 |
在某一时刻某一直线上各个质点的位置所形成的图象(横波) |
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坐标 |
横轴 |
一个质点振动的时间 |
各质点平衡位置距坐标原点的位置(距离) |
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纵轴 |
一个质点不同时刻相对平衡位置的位移 |
各质点相对各自平衡位置的位移 |
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形状 |
正弦函数或余弦函数的图象 |
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由图象可直观得到的数据 |
周期T 振幅A |
波长 振幅A 波峰及波谷的位置 |
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图象上某一点的意义 |
在某时刻(横轴坐标)做简谐运动的物体相对平衡位置的位移(纵轴坐标) |
在某时刻,距坐标原点的距离一定(横轴坐标)的该质点的位移(纵坐标) |
(一)、机械波
1、定义:机械振动在___________传播就形成机械波
简谐波:波源做简谐振动,传播方向单一且振幅不变,波形图为正弦或余弦线的波为简谐波
2、机械波产生的必要条件是:
(1)有作机械振动的物体作为______;
(2)有能传播机械振动的________。
3、分类
横波:质点的振动方向与波的传播方向_____.凸起部分叫______,凹下部分叫________
纵波:质点的振动方向与波的传播方向在________。质点分布密的叫_______,疏的部分叫_________,液体和气体不能传播横波
4、机械波的特点:
每个质点都在自己平衡位置附近作振动,并不随波_________
后一质点重复前一质点的运动,各质点的周期、频率及起振方向都与波源_______。
介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振动周期和频率________
5、描述机械波的物理量:
①波长:在波动中,对平衡位置的位移_____________的两个相邻质点间的距离。波长通常用
表示。
在横波中,两个相邻的波峰或相邻的波谷之间的距离。在纵波中两相邻的的密部(或疏部)中央间的距离,振动在一个周期内在介质中传播的距离等于波长。
波长反映了波动空间的周期性。
②周期:波在介质中传播_________所用的时间。波的周期与传播的介质无关,取决于波源,波从一种介质进入另一种介质周期不会改变。周期用T表示。
③频率:单位时间内所传播的___________的个数。周期的倒数为波的频率。波的频率就是质点的振动频率。频率用f表示。
周期或频率反映了波动的时间周期性。
注意:波的频率由________决定,在任何介质中传播波的频率_______。波从一种介质进入另一种介质时,唯一不变的是_________ (或周期),波速与波长都__________
④波速:波在_________传播的距离。机械波的波速取决于________,一般与频率无关。波速用V表示。
波速是介质对波的传播速度.介质能传播波是因为介质中各质点间有弹力的作用,弹力越大,相互对运动的反应越灵教,则对波的传播速度越大.通常情况下,固体对机械波的传摇速度校大,气体对机械波的传播速度较小.对纵波和横波,质点间的相互作用的性质有区别,那么同一物质对纵波和对横波的传播速度不相同.所以,介质对波的传播速度由介质决定,与振动频率无关.
6、描述机械波的物理量关系:
7、说明:
波的频率是介质中各质点的振动频率,质点的振动是一种受迫振动,驱动力来源于波源,所以波的频率由波源决定,是波源的频率
8、波的图象
(1)坐标轴:规定用横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置,纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移,连结各质点位移量末端得到的曲线叫做该时刻波的图象
(2)图象特点:是一条______________曲线;
(3)物理意义:显示某一瞬间波传播方向上介质中各质点离开平衡位置的位移情况,类似人们给大型团体操队伍拍的一张照片。
注意:波的图象和振动图象是根本不同的,波的图象描述的是介质中“各质点”在“某一时刻”离开平衡位置的位移;而振动图象描述的是“一个质点”在“各个时刻”离开平衡位置的位移。
(4)波的图象的特点
波图象的重复性:相隔时间为周期的整数倍的两个时刻的波的图象是相同的;
波传播方向双向性:不指定波的传播方向时,图象中波可能向x轴正向或x轴负向传播;
(5)横波图象的应用:
①可知波动中质点的振幅和波长
②若已知波的传播方向,可知介质质点的振动方向,反之亦然。
③相邻的波峰波谷点间的质点振动方向相同
④相邻平衡位置间以波峰(或波谷)对称的质点振动方向相反.
⑤若知波速v,可求此时刻以后的波形图,方法是把波形图平移Δx=vΔt的距离。
(6)波的传播方向与质点的振动方向关系确定方法。
①质点带动法(特殊点法):
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由波的形成传播原理可知,后振动的质点总是重复先振动质点的运动,若已知波的传播方向而判断质点振动方向时,可在波源一侧找与该点距离较近(小于
)的前一质点,如果前一质点在该质点下方,则该质点将向下运动(力求重复前面质点的运动),否则该质点向上运动。例如向右传的某列波,某时刻波的图象如图所示,试判断质点M的振动方向,可在波源一侧找出离M较近的前一质点M′,M′在M下方,则该时刻M向下运动。
②微平移法:
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所谓微移波形,即将波形沿波的传播方向平衡微小的一段距离得到经过微小一段时间后的波形图,据质点在新波形图中的对应位置,便可判断该质点的运动方向。如图所示,原波形图(实线)沿传播方向经微移后得到微小一段时间的波形图(虚线),M点的对应位置在M′处,便知原时刻M向下运动。
③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。如图所示,简称“上坡下,下坡上”
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④同侧法
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在波的图形的某质点M上,沿波的传播方向画一箭头,再沿竖直方向向曲线的同侧画另一箭头,则该箭头即为质点振动方向,如图所示
(7)画出再经
t时间波形图的方法:
①方法一、平移法:
(1)确定
t=?
(2)算出
t时间内波的传播距离
s = v
t
= ?
(3)把整个波形沿波的传播方向平移
s 。
2、方法二、特殊点法:
(1)找两点(原点和
的点并确定其运动方向;
(2)确定经
t = ?T时间内这两点所达到的位置;
(3)按正弦规律画出新的波形。
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考试大纲 |
考纲解读 |
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1.机械波 I 2.横波和纵波 I 3.横波的图像 II 4.波速、波长和频率(周期)的关系 II 5.波的干涉和衍射现象 I |
1、本章内容是历年高考的必考内容,其中高考的热点内容是:(1)波长、波速和频率的关系;(2)波的图像和振动图象的理解和应用;(3)振动和波的关系等。 2、本章内容历年高考的特点是:(1)试题信息量大、综合性强,一道题往往要考查多个概念和规律,有时甚至跨领域,与其它章节知识综合进行考查,如与光学知识综合等;(2)通过波的图象、振动图象,综合考查对波、振动的理解能力、推理能力和空间想像能力;(3)题目情景往往与实际生活、生产联系密切,要求考生有较强的信息筛选、分析、处理能力,能从实际问题情景中抽象、建立起振动和波的物理模型。 3、就全国范围高考来看,简谐运动及其描述和图像、单摆振动及其周期公式、受迫振动与共振、波的干涉、衍射和多普勒效应等也时有考查。由此猜想,山东高考也不排除考查的可能性。 |