第2章 第1讲 波的形成和描述-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（鲁科版选修3-4）

第1讲　波的形成和描述 [目标定位]　1.理解机械波的形成过程和产生条件，知道波的分类及横波和纵波的概念，明确机械波传播的特点.2.知道波的图象，能从中获取波长、振幅、质点运动方向或波的传播方向等信息.3.能区别振动图象和波动图象.4.知道波长、周期、频率和波速的概念，会用v＝λf进行有关计算.5.掌握波在传播过程中的周期性和双向性特点． 一、波的形成与传播[来源:学科网] 1．介质：绳子、水、空气、地壳等传播波的物质． 2．机械波：机械振动在介质中的传播称为机械波，简称波． 3．波的形成：前一质点的振动总是要带动后一个质点振动，依次带动下去，振动也就由发生区域向远处传播，从而形成了波． 4．机械波是机械振动这种运动形式的传播，介质本身不会沿着波的传播方向迁移． 5．波也是传递能量的一种方式．[来源:学+科+网Z+X+X+K] 二、波的分类 1．根据质点的振动方向和波的传播方向之间的关系，可以把机械波分为横波和纵波两类． 2．横波 (1)定义：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波． (2)描述 波峰：凸起的最高处． 波谷：凹下的最低处． 3．纵波 (1)定义：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波． (2)描述 ①密部：质点分布最密的地方． ②疏部：质点分布最疏的地方． 三、波的描述 1．波的图象描述 (1)波的图象：用横坐标x表示波传播方向上各个质点的平衡位置，用纵坐标y表示各个质点离开平衡位置的位移，规定位移方向向上为正值．在坐标平面内，以某一时刻各个质点的x、y值描出各对应点，再把这些点用光滑的曲线连接起来，就得到该时刻波的图象，也称波形曲线或波形． (2)简谐波 ①定义：如果介质中各个质点做简谐运动，它所形成的波就是一种最基本、最简单的波，叫做简谐波． ②波形：正弦(或余弦)曲线． 2．波的特征 (1)周期：质点完成一次全振动经历的时间，用T表示．波在介质中传播时，各质点的振动周期相同，都等于波源的振动周期． (2)频率：介质中的质点每秒完成全振动的次数，用f表示． (3)周期和频率的关系：T＝. (4)波长：沿着波的传播方向，两个相邻的、相对平衡位置的位移和振动方向总是相同的质点间的距离． (5)波速 ①波速、波长、周期的关系：经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于一个波长，因此三者之间关系为：v＝或v＝λf. ②决定因素：机械波在介质中的传播速率是由介质本身的性质决定的． 想一想　波速就是振动速度吗？ 答案　不是．波速是振动形式向外传播的速度，始终沿传播方向，在同一介质中波速不变；振动速度是指质点在平衡位置附近振动的速度，大小和方向都随时间做周期性变化. 一、波的形成和传播 1．波的形成[来源:学。科。网] 传播波的物质，如水、绳、空气等，可以分成许多小部分，每一小部分都可以看作质点．当其中一个质点振动时，由于质点间的相互作用，就带动相邻的质点振动起来，该质点又带动后面的质点振动起来，这样振动的状态就传播出去，形成了机械波． 2．机械波的产生条件 3．机械波的传播 (1)波动的周期等于质点振动的周期，且各质点的振动周期都与波源的振动周期相同． (2)离波源越远，质点的振动越滞后，但各质点的起振方向与波源起振方向相同． (3)机械振动在介质中的传播形成机械波，所以有机械波，一定有机械振动；但有机械振动，不一定有机械波． (4)波传播的只是振动形式，介质中的每个质点只在自己平衡位置附近振动，并不随波迁移． 例1　下列关于机械波的说法中，正确的是(　　) A．质点都在各自的平衡位置附近振动 B．相邻质点间必有相互作用力 C．前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必定落后于前一质点 D．各质点随波的传播而迁移 E．离波源越远，质点的振动频率越小 解析　振源依靠介质中各相邻质点间的相互作用力使周围的质点依次振动起来，且后一质点的振动必定落后于前一质点，选项B、C正确；质点只在它们各自的平衡位置附近做受迫振动，它们振动的频率均与波源的频率相同，选项A正确，E错误；波在传播过程各质点不随波迁移，选项D错误． 答案　ABC 二、波长、频率、周期、波速 1．周期和频率：只取决于波源，波的周期和频率就是指波源的周期和频率，与v、λ无任何关系． 2．速度v：决定于介质的性质，同一种均匀介质，波在其中传播的速度恒定． 3．波长λ：对于同一列波，其波长、波速、周期的关系不会变化，始终是v＝＝λf，既然v、T都由相关因素决定，所以这些因素共同决定了波长λ，即波长λ由波源和介质共同决定． 例2　关于机械波的频率、波速、波长，下列说法正确的是(　　)[来源:Z*xx*k.Com] 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