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高中物理:波的形成和传播详解

机械波

波,通常指有规律传播着的振动。机械振动的传播形成机械波,电磁振动的传播形成电磁波。

机械振动在介质中的传播形成机械波。

机械波在传播过程中,每一个质点都只做上下(左右)的简谐振动,即,质点本身并不随着机械波的传播而前进。

1机械波产生的条件

(1)波源

(2)介质

2机械波的分类

横波

质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波。横波有凸部(波峰)和凹部(波谷)。

——————————————→X轴

纵波

质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波。纵波有密部和疏部。

——————————————→X轴

注意:气体、液体、固体都能传播纵波,但气体、液体不能传播横波。

3机械波的特点

①机械波传播的是振动形式和能量。质点只在各自的平衡位置附近振动,并不随波迁移。

②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相同。

③离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动。

4波动图像

表示波的传播方向上,介质中的各个质点在同一时刻相对平衡位置的位移。当波源作简谐运动时,它在介质中形成简谐波,其波动图像为正弦或余弦曲线。

由波的图像可获取的信息

①从图像可以直接读出振幅(注意单位)

②从图像可以直接读出波长(注意单位)

③可求任一点在该时刻相对平衡位置的位移(包括大小和方向)

④在波速方向已知(或已知波源方位)时可确定各质点在该时刻的振动方向.

⑤可以确定各质点振动的加速度方向(加速度总是指向平衡位置)

波动图像与振动图像的比较


习题演练

1. (2018全国3,34(1),5分)一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0和t=0.20 s时的波形分别如图中实线和虚线所示.己知该波的周期T>0.20 s.下列说法正确的是( )

A.

波速为0.40 m/s

B.波长为0.08 m

C.x=0.08 m

的质点在t=0.70 s时位于波谷

D.x=0.08 m的质点在t=0.12 s时位于波谷

E.若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s,则它在该介质中的波长为0.32 m


习题解析

1. ACE

根据波形图可知,波长λ=16 cm=0.16 m,选项B错误;根据t=0时刻和t=0.20 s时刻的波形图和该波的周期T>0.20 s可知,该波的周期T=0.40 s,波速v=λ/T=0.40 m/s,选项A正确;简谐波沿x轴正方向传播,x=0.08 m的质点在t=0时刻沿y轴正方向振动,在t=0.70 s时位于波谷,在t=0.12 s时位于y>0的某位置(不是位于波谷),选项C正确,D错误;若此波传入另一介质中,周期T不变,其波速变为v′=0.80 m/s,由λ′=v′T可得它在该介质中的波长为λ′=0.80×0.4 m=0.32 m,选项E正确。


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