第3.2节 机械波的描述-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海选择性必修第一册 ）

第三章·机械波 第02节 机械波的描述 目 标 导 航 知识要点 难易度 1．波长、波速、周期：v＝λ/T=λf λ=vT 2．波动图像上的信息：波长，振幅 3．质点振动和波传播方向的判断方法：同侧法 4．题型1：振动图像和波动图像的综合判断 5．题型2：求某一质点P在t时刻的振动状态 ★★ ★★ ★★★ ★★★ ★★★ 知 识 精 讲 知识点01 机械波中常用的物理量 1．波长(λ) (1)定义：在波动中，两个相邻的且振动状态（位移，速度）总是相同的两质点间的距离． 一般用以下方法计算： ①在横波中，两个相邻的波峰(或波谷)间的距离等于波长．或速度方向相同的两个平衡点之间距离。 ②经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于波长． 2．周期(T)与频率(f) (1)波的周期(或频率)就等于波源质点振动的周期(或频率)。 (2)物理意义：波的周期(或频率)是反映波变化快慢的物理量，它不能反映波传播的快慢。 ①波的周期由波源决定，与传播介质无关。 ②每经历一个周期，各振动质点完成一次全振动，波形图将恢复原状。 3．波速(v) (1)定义：波速是指振动在介质中传播的速度，而不是介质质点的振动速度．也是波形的平移速度． (2)关系式：v＝＝λf. λ=vT (3)基本规律：一个周期内，波传播一个波长，质点振动路程是4A，整体波形不变。 4．决定波长、频率和波速的因素 (1)频率：波的频率由波源决定。与介质无关。 (2)波速：波速由介质的性质决定。与波源的振动无关。 (3)波长：波长由介质和波源共同决定。 【例3】坐标原点有一波源沿y轴振动，形成沿x轴正方向传播的简谐横波，如图所示。已知波速为10m/s，下列说法正确的是（   ） （A）这列波的波长是4m （B）这列波的振幅是20cm （C）波源振动的频率为25Hz （D）波源振动的频率为10Hz 【例4】某同学手握绳子的一端，上下挥动，绳上产生波。则当该同学手运动的频率加快时，绳波的（　　） （A）波长不变 （B）波长变大 （C）波速不变 （D）波速变大 知识点02 波的图像 1．图像的建立： 横坐标x表示在波的传播方向上介质中各质点的平衡位置． 纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移． 2．波形图像： 正弦（或余弦）曲线，叫正弦波，也叫简谐波．各简谐波中的质点都做简谐运动。 3．波的图像信息 (1)确定位移：可以直接看出某点在该时刻的位移．如下图A点位移=2.5cm。 (2)确定振幅：介质各点的振幅A是波动图像上纵坐标最大值的绝对值．如下图A=5cm。 (3)从图像中可以看出波长． 如下图，λ=4m。 (4)如已知波的传播速度，利用图像，根据λ=vT，已知2个求出第3个． 如下图T=0.2s (5)间接地分析各质点在该时刻的振动速度、动能、势能、回复力、加速度等量的变化趋势． (6)空间周期性：相距波长整数倍的两质点振动状态相同；相距半波长的两质点振动方向相反。 4．波的传播方向和质点的振动方向常用判断方法： ①微平移法：波向前传播，波形也向前平移。 方法：作出经微小时间Δt后的波形，如图虚线所示 图中P点振动方向向下。 ②同侧法：质点的振动方向与波的传播方向在波的图象的同一侧， 如图所示，若波向右传播，则P向下运动。 ③上、下坡法：沿波的传播方向看， “上坡”的点向下运动，“下坡”的点向上运动， 简称“上坡下，下坡上”，如图所示。 5．波动和振动的区别 振动图像 波动图像 研究对象 一个质点 无数个质点 物理意义 一个质点各时刻的位移 一个时刻各质点的位移 图象变化 随时间延长图象延伸，但原来部分保持不变 随时间延伸波形沿传播方向平移 周期性 时间周期性（周期） 空间周期性（波长） 【例5】如下图所示为一列波速为的横波在某一时刻的波形图，该波的振幅、频率分别是多少？ 【例6】如图为一列沿x轴传播的横波在某时刻的的波形图，波的频率为4Hz，此时，质点b的运动方向沿y轴正方向，则该波的传播方向及波速分别为（  ） （A）沿x轴正向，8m/s （B）沿x轴正向，16m/s （C）沿x轴负向，16m/s （D）沿x轴负向，8m/s 【例7】(多选)如图所示为一列向右传播的简谐横波在某个时刻的波形，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 cm D．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 考 点 题 型 考点01 波动图像和振动图像的应用 【方法总结】振动图象与波的图象 (1)利用两种图象分析问题时，对于波动图象要清楚它是对应哪个时刻， (2)对于振动图象要清楚它是描述的哪个点，要找到两种图象的对应关系。 (3)由振动图像找到t