选择性必修一第三章机械波第二节波的描述.docx

1、选择性必修一第三章机械波第二节波的描述2波的图象一、波的图象1对波的图象的理解(1)波的图象是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”可以将波的图象比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”(2)简谐波的图象是正(余)弦曲线，介质中的质点做简谐运动2由波的图象获得的三点信息(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及波长(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，可以确定该波的传播方向3波的图象的周期性质点振动的位移做周期性变化，即波的图象也做周期性变化，经过一个周期，波的图象复原一次4波传播方向的双向

2、性如果只知道波沿x轴传播，则有可能沿x轴正向或x轴负向传播例1(多选)如图2所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某个时刻的波形图，由图象可知()A质点b此时 位移为零B质点b此时向y方向运动C质点d的振幅 是2 cmD质点a再经过通过的路程是4 cm，偏离平衡位置的位移是4 cm二、质点的振动方向与波传播方向的关系导学探究图3是一列向右传播的机械波的图象，请在图上标出各点的运动方向图3知识深化已知波的传播方向判断质点振动方向的方法1质点带动法由波的形成原理可知，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质点距离较近的前一质点，如果前一质点

3、在该质点下方，则该质点将向下运动，否则该质点向上运动2上下坡法如图4所示，沿波的传播方向，“上坡”的质点向下振动，如D、E、F；“下坡”的质点向上振动，如A、B、C.3微平移法原理：波向前传播，波形也向前平移方法：作出经微小时间t后的波形，就知道了各质点经过t时间到达的位置，此刻质点振动方向也就知道了如图5.例2简谐横波某时刻的波形图如图6所示由此可知： (1)若质点a向下运动，则波向什么方向传播？(2)若质点b向上运动，则波向什么方向传播？(3)若波从右向左传播，则质点c向什么方向运动？三、振动图象和波的图象的比较导学探究如图7为某一列波在某时刻的波的图象和某质点的振动图象，两图象横坐标和纵

4、坐标分别表示什么意义？两图线的物理意义分别是怎样的？图7知识深化振动图象和波的图象的比较振动图象波的图象图象坐标横坐标时间波线上各质点的平衡位置纵坐标某一质点在不同时刻的振动位移各质点在同一时刻的振动位移研究对象一个质点沿波传播方向上的各质点物理意义一个质点在不同时刻的振动位移介质中各质点在同一时刻的振动位移例3(多选)根据图8甲、乙所示，分别判断下列说法正确的是()A甲是振动图象，乙是波动图象B甲是波 动图象，乙是振动图象C甲中A质点向下振动，乙中B时刻质点向下振动D甲中A质 点向上振动，乙中B时刻质点向下振动两种图象的比较1波的图象与振动图象外形上很相似，辨别它们时要看图象的横坐标是时间t

5、还是位移x.2简谐波中的所有质点都做简谐运动，它们的振幅、周期均相同3判断波的图象中质点的运动方向可根据带动法、上下坡法、微平移法；判断振动图象中质点的振动方向根据质点下一时刻的位置例4(多选)一列简谐横波在t0时刻的波形图如图9(a)所示，图(b)表示该波传播的介质中某质点此后一段时间内的振动图象，则()A若波沿x轴正方向传播，(b)图应为a点的振动图象B若波沿x轴正方向 传播，(b)图应为b点的振动图象C若波沿x轴负方向传播，(b)图应为c点的振动图象D若波沿x轴负方向 传播，(b)图应为d点的振动图象课堂检测1(波的图象的理解)(多选)如图10所示为一列简谐横波在某时刻的波形图，传播方向

6、向左，则此时刻有()A各质点的位移都为5 cmBx2 m处的质点速度沿y轴正方向Cx4 m处的质点 加速度方向为正方向Dx8 m处的质点速 度为正的最大值2(质点的振动方向与波传播方向的关系)(多选)简谐横波某时刻的波形图线如图11所示，由此图可知()A若质点a向下运动，则波是从左向右传播的B若质点b向上运动，则波 是从左向右传播的C若波从右向左传播，则质点c向下运动D若波从右向左传播，则 质点d向上运动3(振动图象和波的图象的比较)一列横波沿x轴正向传播，a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置某时刻的波形如图12甲所示，此后，若经过周期开始计时，则如图乙所示描述的可能是()A

7、a处质点的振动图象Bb处质点 的振动图象Cc处质点的振动图象Dd处质点的振动图象4(振动图象和波的图象的比较)某横波在介质中沿x轴传播，图13甲为t0.75 s时的波形图，图乙为P点的振动图象那么下列说法正确的是()A质点L与质点N的运动方向总相同B该波沿x轴正方向传播C在0.5 s时间内，质点P向右运动了1 mDt1.0 s时，质点P处于平 衡位置，并正在往y轴负方向运动课堂检测考点一质点的振动方向与波传播方向的关系1(多选)下列图中正确的波形图是()2如图1所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图，已知质点A在此时刻的振动方向如图中箭头所示，则以下说法中正确的是()A波向左传播，质点B向下振动

8、，质点C向上振动B波向右传播，质点B向上振动，质点C向下振动C波向左传播，质点B向上 振动，质点C向上振动D波向右传播，质点B向下振动，质点C向下振动3一列沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图2所示P为介质中的一个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，P的速度v和加速度a的大小变化情况是()Av变小，a变大 Bv变小，a变小Cv变大，a变大 Dv变 大，a变小4t0时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正向开始振动，振动周期为0.4 s，在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波下图中能够正确表示t0.6 s时波形的图是()考点二波的图象的理解5(多选)如图3所示为某一时刻的波形

9、图，下列说法中正确的是()A此列波的 振幅是0.1 mBx15 cm处质点的位移是0.1 mC若质点A的 速度沿y轴正方向，则质点B的速度亦沿y轴正方向D质点A的加速 度沿y轴负方向，而质点B、C的加速度沿y轴正方向6(多选)简谐横波某时刻波形图如图4所示a为介质中的一个质点，由图象可知()A质点a的加速度方向一 定沿y轴负方向B质点a的速度方向一定沿y轴负方向C经过半个周期，质点a的位 移一定为负值D经过半个周期，质点a通过的 路程一定为2A7.(多选)如图5所示为某一时刻某简谐波的图象，波的传播方向沿x轴正方向，下列说法正确的是()A质点a、b的振 幅相等B该时刻质点b、e的速度相同C该时

10、刻质点c、d的加速度为零D该时刻质点d正在向 下运动8(多选)如图6是一列简谐波某一时刻的波形图，下列说法正确的是()A波一定沿x轴正方向传播Ba、b两个质点的振 动速度方向相反C若a质点此时的速度方 向沿y轴正方向，那么波的传播方向是沿x轴的正方向D若波沿x轴的负方向传播，则b质点的振动速度方向沿y轴的负方向考点三振动图象与波的图象的比较9(多选)关于振动图象和波的图象，下列说法正确的是()A波的图象反映的 是很多质点在同一时刻的位移B通过波的图象可以找出任一质点在任一时刻的位移C它们的横坐标都表示时间D它们的纵坐标都表示 质点的位移10一列简谐横波沿x轴负方向传播，图7甲是t1 s时的波形

11、图，图乙是波中某振动质点位移随时间变化的振动图象(两图用同一时间起点)，则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图象()Ax0处 的质点 Bx1 m处的质点Cx2 m处的质点 Dx3 m处的质点11(多选)取向上为质点振动的正方向，得到如图8所示的两个图象，则图线上A、B两点的运动方向是()图8AA点 向下 BA点向上 CB点 向下 DB点向上12(多选)一列简谐横波沿x轴传播，它在t0时刻的波的图象如图9甲所示下面的分析正确的是()图9A如果这列波是沿x方向传播的，则乙图可能是甲图中的a点的振动图象B如果这列波是沿x方向传播 的，则乙图可能是甲图中的b点的振动图象C如果这列波是沿x方向传播的，则乙图

12、可能是甲图中的c点的速度随时间变化的图象D如果这列波是沿x方向传 播的，则乙图可能是甲图中的d点的速度随时间变化的图象二、非选择题13(振动图象与波的图象的比较)图10甲表示一列简谐波在介质中传播时，某一质点a的振动图象，请在图乙中作出这列简谐波在t0时刻的波形图(质点a画在坐标原点上，且波沿x轴正方向传播)图102波长、频率和波速一、波长导学探究一列向右传播的机械波的图象如图2所示图2(1)1和9、2和10、3和11这两个点的振动有什么共同的特点？(2) 1和9、2和10、3和11这两个点的平衡位置的距离是否相等？ 知识深化波长的三种确定方法1根据定义确定：在波动中，振动相位总是相同的两个相

13、邻质点间的距离等于一个波长2根据波的图象确定：(1)在波的图象上，振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长(2)在波的图象上，运动状态(速度)总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长(3)在波的图象上，两个相邻波峰(或波谷)间的距离为一个波长3根据公式vT来确定例1(多选)如图3所示是一列向右传播的简谐横波在某一时刻的波形图，下列说法中正确的是()A质点A、C、E、G、I在振动过程中位移总是相同B质点B、F在振动过程 中位移总是相同C质点D、H的平衡位置 间的距离是一个波长D质点A、I在振动过程中位移总是相同，它们的平衡位置间的距离是一个波长二、波速与波长、周期、频率的关系导学探究已知

14、声波在钢轨中传播的速度远大于在空气中传播的速度，则当声音由钢轨传到空气中时的频率如何变化？波长如何变化？知识深化对波速、波长、周期、频率及其关系的理解1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波速与周期、频率的关系为：vf.2波的周期和频率由波源决定，与v、无关，当波从一种介质进入另一种介质时，周期和频率不发生改变3波速由介质本身的性质决定，在同一种均匀介质中波速不变例2一根粗细均匀的绳子，右侧固定，使左侧的S点上下振动，产生一列向右传播的机械波，某时刻的波形如图4所示下列说法中正确的是()A该波的波长逐渐增大 B该波的 频率逐渐增大C该波的周期逐渐增大 D该波的波速逐渐减小例3

15、(多选)一列简谐横波在t0时的波形图如图5所示介质中x2 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y10 sin (5t) cm.关于这列简谐波，下列说法正确的是()A周期为4 s B振幅为20 cmC传播方向 沿x轴正向 D传播 速度为10 m/s三、波的多解性导学探究一列机械波某时刻的波形图如图6所示(1)a质点需多长时间第一次运动到波峰？(2)与a质点运动速度始终相等的质点有几个？知识深化波的多解性1波的周期性造成多解(1)时间的周期性：时间间隔t与周期T的关系不明确(2)空间的周期性：波的传播距离x与波长的关系不明确2传播方向的双向性造成多解(1)波的传播方向不确定 (2)质点振动方

16、向不确定即学即用1判断下列说法的正误(1)在波的传播方向上位移始终相同的两质点间的距离等于波长 ( )(2)在波的传播方向上振动速度始终相同的相邻两质点间的距离等于波长( )(3)波的频率由介质决定 ( )(4)根据v可知，机械波的波长越长，波速越大 ( )2一列简谐横波在某一时刻的波形图如图1所示，由该图象可知该波的振幅为_ cm，波长为_ m；若该波波源的振动周期为T0.2 s，则该波的频率f_ Hz，波速v_ m/s.例4(多选)一列横波沿直线传播，在波的传播方向上有A、B两点在t时刻A、B两点间形成如图7甲所示波形，在(t3 s)时刻A、B两点间形成如图乙所示波形，已知A、B两点平衡位

17、置间距离a9 m，则以下说法中正确的是()A若周期为4 s，波一定 向右传播B若周期大于4 s，波可能向右传播C若波速为8.5 m/s，波一 定向左传播D该波波速可能的最小 值为0.5 m/s解决波动问题应注意的问题： 1 质点到达最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能. 2 质点由平衡位置开始振动，则有起振方向相反的两种可能. 3 只告诉波速，不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传播的可能. 4 只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能.例5(多选)一列简谐横波沿x轴传播，a、b为x轴上的两质点，平衡位置分别为x0，xxb(xb0)a点的振动规律如图8所示已知波速为v10 m/s，在t

18、0.1 s时b的位移为0.05 m，则下列判断可能正确的是()A波沿x轴正向传播，xb0.5 mB波沿x轴正 向传播，xb1.5 mC波沿x轴负 向传播，xb2.5 mD波沿x轴负向传播，xb3.5 m课堂检测1(波长、频率、周期、波速)(多选)关于机械波的频率、波速、波长，下列说法正确的是()A两个相邻的均处于平衡位置的质点间的距离为一个波长B波的频率等于波 源的振动频率C波速等于波源的振动速度D波由一种介质进入另 一种介质，波速和波长都要改变2(波长、频率、周期、波速)(多选)周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图9所示，此时质点P沿y轴负方向运动，则该波()A波长为

19、40 mB频率 为0.5 HzC沿x轴负方向传播，波速v20 m/sD沿x轴正方 向传播，波速v10 m/s3(波的多解性)(多选)如图10所示，一列简谐波沿一直线向左传播，当直线上某质点a向上运动到达最大位移时，a点右方与a点相距0.15 m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()A0.6 m B 0.3 mC0.2 m D 0.1 m4(波的多解性)(多选)如图11所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t0时刻的波形图，虚线是这列波在t0.2 s时刻的波形图则()A这列波的周期可能是1.2 sB这列波 的波长为12 mC这列波可能 向左传播4 mD这列波的波速 可能是40

20、m/sEt0时刻x4 m的质点沿x轴正方向运动变式训练考点一波长、频率、周期、波速及其关系1关于波速，下列说法正确的是()A反映了质点振动的快慢B反映了振动 在介质中传播的快慢C波速由介质和波源共同决定D波速与波源的频率成正比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，v1v2 Bf1f2，12，v1f2，12，v1v2 D以上说法都不正确3(多选)一振动周期为T、振幅为A，位于x0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动该波源产生的一列简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失一段时间后，该振动传

21、播至某质点P，关于质点P振动的说法正确的是()A振幅 一定为AB周期一 定为TC速度的最大值一定为vD开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离E若质点P与 波源的距离xvT，则质点P的位移与波源的相同4一列简谐横波在某时刻的波形图如图1所示，已知图中质点b的起振时刻比质点a延迟了0.5 s，b、c间的距离为5 m，以下说法正确的是()A此列波的波长为2.5 mB此列波的频率为2 HzC此列波的波速为2.5 m/sD此列波的传播 方向为沿x轴正方向传播5(多选)如图2，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t0时的波形图，虚线为t0.5 s时的波形图已知该简谐波的周期大于0.5 s关于该

22、简谐波，下列说法正确的是()A波长为2 mB波速 为6 m/sC频率 为1.5 HzDt1 s时，x1 m处的质点处于波峰Et2 s时，x2 m处的 质点经过平衡位置6平静湖面传播着一列水面波，在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下运动30次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰这列水面波()A频率是30 Hz B波长是3 m C 波速是1 m/s D周期是0.1 s考点二波的多解性7一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波的波长可能为()A4 m、6 m和8 m B6

23、 m、8 m和12 mC 4 m、6 m和12 m D4 m、8 m和12 m8(多选)一列简谐横波在t0时刻的波形如图3中的实线所示，t0.02 s时刻的波形如图中虚线所示若该波的周期T大于0.02 s，则该波的传播速度可能是()图3A7 m/s B 3 m/s C 1 m/s D5 m/s9(多选)一列简谐横波沿直线由A向B传播，A、B相距0.45 m，如图4所示是A处质点的振动图象当A处质点运动到波峰位置时，B处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动，这列波的波速可能是()图4A 4.5 m/s B3.0 m/s C1.5 m/s D 0.5 m/s考点三综合应用10如图5甲为一列横波在

24、t0时刻的波形图，图乙为介质中M点的振动图象下列说法正确的是()A这列波沿x轴负方向传播B这列波的频率为2 HzC这列波的 波速大小为4 m/sD经过2 s，M点通过的路程是0.4 cm二、非选择题11(波速、波长、频率、周期及其关系)如图6所示为一列沿x方向传播的简谐横波在t0时刻的波形图M、N两点的坐标分别为(2,0)和(7,0)，已知t0.5 s时，M点第二次出现波峰 (1)这列波的传播速度多大？(2)从t0时刻起，经过多长时间N点第一次出现波峰？(3)当N点第一次出现波峰时，M点通过的路程为多少？12(综合应用)如图7所示，甲为某一列波在t1.0 s时的图象，乙为参与该波动的P质点的振动图象 (1)求该波波速v；(2)在甲图中画出再经过3.5 s时的波形图；(3)求再经过3.5 s时P质点的路程s和位移13(波的多解性)一列简谐横波t1时刻的波形如图8中实线所示，t2时刻的波形如图中虚线所示，已知tt2t10.5 s问： (1)这列波的传播速度是多少？(2)若波向左传播，且3Tt4T，波速是多大？(3)若波速等于68 m/s，则波向哪个方向传播？