【要求】
1．了解機械波的形成過程及波的特點。
2．理解波的圖象的物理意義，學會運用波動圖象解決有關問題。
【知識再現(xiàn)】
一、機械波
1．機械波的產生
(1)定義：機械振動在介質中的傳播過程叫做機械波．
(2)產生條件： 和 。
(3)產生過程：沿波的傳播方向上各質點的振動都受它前一個質點的帶動而做 振動，對簡諧波而言各質點振動的 和 都相同，各質點只在自己的附近振動，并不“隨波逐流”，波只是傳播的 形式和振動能量。
2．波的分類
(1)橫波：質點的振動方向與 垂直的波，有波峰與波谷之分。
(2)縱波：質點的振動方向與波的傳播方向在
的波，有密部與疏部之分。
3．描述機械波的物理量
(1)波長λ：兩個相鄰的、在振動過程中對平衡位置的位移 的質點間的距離叫波長．
①在橫波中，兩個相鄰的波峰（或波谷）間的距離等于一個波長．
②在縱波中，兩個相鄰的密部（或疏部）間的距離等于一個波長．
③一個周期內機械波傳播的距離等于一個波長。
(2)頻率f：波的頻率由 決定，與介質無關。
(3)波速v：單位時間內振動向外傳播的距離，機械波的傳播速度只與介質有關。
(4)波速與波長和頻率的關系：v=λf
二、機械波的圖象
1．圖象：在平面直角坐標系中，用橫坐標表示介質中各質點的 ；用縱坐標表示某一時刻，各質點偏離平衡位置的 ，連接各位移矢量的末端，得出的曲線即為波的圖象，簡諧波的圖象是 （或余弦）曲線．
2．物理意義：某一時刻介質中 相對平衡位置的位移．
思考：如何區(qū)分機械波速與質點振動速度？
知識點一機械波的形成及傳播特點
波的形成有兩個必要條件：振源（做機械振動的波源）與介質．若沒有振源，就根本不會引起介質中各質點的振動；若沒有介質，振動就無法傳播開，兩個條件缺一不可．
波在介質中形成，它就可以脫離波源，在介質中由近及遠地傳播，介質中各質點的振動都是受迫振動，驅動力來源于振源，所以介質中各質點的振動頻率均相同，都等于振源的頻率．機械波傳播的是運動形式與運動狀態(tài)的傳遞。
【應用1】（07年1月廣東省汕尾市調研測試）關于機械波的概念，下列說法中正確的是（ ）
A、質點的振動方向總是垂直于波的傳播方向
B、簡諧波沿長繩傳播，繩上相距半個波長的兩個質點振動位移的大小相等
C、任一質點每經過一個周期在波的傳播方向上移動一個波長的距離
D、相隔一個周期，簡諧波的波形圖相同
導示:只有橫波，質點的振動方向與波的傳播方向垂直，A不正確；相距半個波長的兩質點振動情況完全相反，B正確；波向前傳播振動形式與能量，并不隨波遷移，C不正確；波的振動有周期性，每隔一個周期，波形重復，D正確。 故選BD。
知識點二波的傳播方向與質點振動方向的判斷
方法一：連帶法
前一質點帶動后一質點的振動，后一質點重復前一質點的振動。在該點附近靠近振源一側找參考點，參考點在上即向上振動，參考點在下即向下振動。
方法二：上下坡法
沿波的傳播速度的方向看，上坡的質點向下振動，下坡的質點向下振動，簡稱“上坡下，下坡上”。
方法三：波形平移法
根據(jù)波的傳播方向，畫出微小時間后的波形，根據(jù)質點的位置可以判斷出質點的振動方向。
【應用2】（07年佛山市質量檢測）如圖為一列橫波的圖象，圖中P點正向＋y方向振動，且波的傳播速度為10m/s,則此波的( )
A.振幅為60cm
B.波長為1.0 m
C.周期為1.0s
D.此波向－X方向傳播
導示:從圖可知，質點振幅為30cm，波長為1m，T=λ/v=0.1s，M由P點正向＋y方向振動，可判斷此波向－X方向傳播。 故選BD
知識點三振動圖象與波的圖象的比較
簡諧振動簡諧橫波
圖
象
坐
標橫坐標時間介質中各質點的平衡位置
縱坐標質點的振動位移各質點在同一時刻的振動位移
研究對象一個質點介質中的大量質點
物理意義一個質點在不同時刻的振動位移介質中各質點在同一時刻的振動位移
隨時間的變化原有圖形不變，圖線隨時間而延伸原有波形沿波的傳播方向平移
運動情況質點做簡諧運動波在介質中勻速傳播；介質中各質點做簡諧振動
【應用3】（江蘇省南通市2008屆高三基礎調研測試）一列簡諧橫波沿x軸傳播，圖甲是t = 3s時的波形圖，圖乙是波上x＝2m處質點的振動圖線．則該橫波的速度為 m/s，傳播方向為 ．
導示:由甲圖可知這列波長為4m，由乙圖可知這列周期為4s，所以波速v=λf=1 m/s。由乙圖可知t=3s時質點處于平衡位置向上振動，即甲圖x＝2m處質點此時向上振動，所以波沿-x方向傳播。
解決兩種圖象結合的問題的基本思路：
1．首先識別哪一個是波動圖象，哪一個足振動圖象，兩者間的聯(lián)系紐帶是周期與振幅．
2．再從振動圖象中找出某一質點在波動圖象中的那一時刻的振動方向，然后再確定波的傳播方向及其他問題．
類型一波動問題中的多解問題
【例1】已知在t1時刻簡諧橫波的波形如圖中實線所示；在時刻t2該波的波形如圖中虛線所示。t2-t1 = 0.02s，求：⑴該波可能的傳播速度。⑵若已知T< t2-t1<2T，且圖中P質點在t1時刻的瞬時速度方向向上，求可能的波速。
導示:⑴如果這列簡諧橫波是向右傳播的，在t2-t1內波形向右勻速傳播了 ，所以波速 =100（3n+1）m/s （n=0、1、2、…)；同理可得若該波是向左傳播的，可能的波速v=100(3n+2)m/s (n=0,1,2,…)
⑵P質點速度向上，說明波向左傳播，T< t2-t1 <2T，說明這段時間內波只可能是向左傳播了5/3個波長，所以速度是唯一的：v=500m/s。 首先要明確造成多解的原因，再抓住質點的周期性運動及其與波傳播的聯(lián)系，確定傳播距離（波長）與傳播時間（周期），然后用公式v=s/t（v=λ/T）進行計算。
類型二波動與振動結合問題
【例2】一列簡諧橫波由質點A向質點B傳播。已知A、B兩點相距4m，這列波的波長大于2m而小于20m。下圖表示在波的傳播過程中A、B兩質點的振動的圖象。求波的傳播速度。
導示:由振動圖象讀出T=0.4s。分析圖象可知：t=0時，質點A位于+y方向最大位移處，而質點B則經過平衡位置向－y方向運動。所以AB間距4=(n+3/4)λ，λ=16/(4n+3)，其中n=0,1,2,…，因為這列波的波長大于2m而小于20m，所以n=0、1兩個可能的取值，即：λ1=16/3m，λ2=16/7m，因v=λ/T，所以v1=40/3m/s v1=40/7m/s。
這是由兩個質點的振動情況確定波動的問題，這類問題應先抓住振動圖象某時刻A、B兩質點相對位置及運動情況，畫出一個波長范圍內的波形，然后再用振動與波動的周期性解題。
1．（2007年上海高考試卷）如圖所示，位于介質I和II分界面上的波源S，產生兩列分別沿x軸負方向與正方向傳播的機械波。若在兩種介質中波的頻率及傳播速度分別為f1、f2和v1、v2，則 （ ）
A．f1＝2f2，v1＝v2
B．f1＝f2，v1＝0.5v2
C．f1＝f2，v1＝2v2
D．f1＝0.5f2，v1＝v2
2．（上海北郊高級中學高三第三次月考）A、B兩列波在某時刻的波形如圖所示，經過t=TA時間（TA為波A的周期），兩波再次出現(xiàn)如圖波形，則兩波的波速之比vA：vB可能是（ ）
A．1：3
B．2：1
C．1：1 D．3：2
3．一列簡諧機械橫波某時刻的波形圖如圖所示，波源的平衡位置坐標為x=0，當波源質點處于其平衡位置上方且向下運動時，介質中平衡位置坐標x=2m的質點所處位置及運動情況是 （ ）
A．在其平衡位置下方且向上運動?
B．在其平衡位置下方且向下運動?
C．在其平衡位置上方且向上運動?
D．在其平衡位置上方且向下運動
4．（云南省昆明地區(qū)2008學年度高三物理第三次月考）一列簡諧橫波，某時刻的圖象如下圖甲所示，從該時刻開始計時，波上A質點的振動圖象如圖乙所示，則以下說法正確的是（ ） （ ）
A．這列波沿x軸負向傳播
B．這列波的波速是25m/s
C．質點P將比質點Q先回到平衡位置
D．經過△t=0.4s，p質點通過的路程是4m
5．（08黃岡中學 襄樊四中）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時刻（設t=0）波傳播到x軸上的B質點，在它左邊的A質點正在負最大位移處，如圖所示，在t=0.6s時，質點A第二次出現(xiàn)在正的最大位移處，則（ ）
A．該簡諧波的波速等于10m/s
B．t=0.6s時，質點C在平衡位置處且向上運動
C．t=0.6s時，質點C在平衡位置處且向下運動
D．當質點E第一次出現(xiàn)在正最大位移處時，質點B恰好在平衡位置且向下運動
6．一列簡諧橫波沿x軸的正向傳播，振幅為2 cm，已知在t=0時刻相距30 cm的兩質點a、b的位移都是1 cm，但運動方向相反，其中質點a沿y軸負向，如圖所示，則（ ）
A． t=0時刻，兩質點a、b的加速度相同
B．質點a、b平衡位置間的距離為半彼長的奇數(shù)倍
C．質點a的速度最大時，質點b的速度為零
D．當質點b的位移為＋2cm時，質點a的位移為負
參考答案1．C 2．ABC 3．A 4．ABD
5．B 6．AD
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