沪教版高中物理选修3-4第3讲：波的形成和传播波的图像（学生版）

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1、波的形成和传播波的图像奧彭大脑体操），匕教学目标）1.理解波的图像及特性。2・芳会分析波的多解性及波的干涉和衍射。心趣味引入）心知识梳理）1.机械波的产生（1）机械振动在介质中的传播形成机械波.（2）机械波的产生条件：必须要有波源和介质.2.机械波的分类（1）横波：质点的振动方向与传播方向垂直，凸起的最髙处叫波峰，凹下的最低处叫波谷.（2）纵波：质点的振动方向与传播方向在同一条直线上，质点分布最密的地方叫密部，质点分布最疏的地方叫疏部.3.描述机械波的物理量（1）波长：两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总

2、是相等的质点间的距离叫波长.在横波中，两个相邻波峰（或波谷）间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻密部（或疏部）间的距离等于波长.（2）频率：波的频率由波源决定，无论在什么介质中传播，波的频率都不变.（3）波速：单位时间内振动向外传播的距离.波速的大小由介质决定.波速与波长和频率的关系：v=2/=—.T4.特点(1)机械波在传播运动形式的同时，也将波源的能量传递出去.(2)机械波的传播过程中，质点在各自平衡位置附近振动，不随波迁移.(3)介质中各个质点的振动周期和频率与波源的振动周期和频率相同.(4)离波源近的质

3、点带动离波源远的质点依次振动，各质点的起振方向相同.1.波的现象(1)衍射①波绕过障碍物继续传播的现象叫做衍射.②产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多.(2)波的叠加：儿列波相遇时，每列波都能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰，只是在重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和.(3)干涉①频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象.②产生稳定的干涉现象的必要条

4、件：两列波的频率相同.③若两波源的振动步调一致，某点到两波源的距离Z差为波长的整数倍，则该点为加强点；某点到两波源的距离之差为半波长的奇数倍，则该点为减弱点.这里的加强和减弱指的不是位移的增大或减小，而是振幅的增大和减小，即：加强的点只是振幅大了，并非任一时刻的位移都大；减弱的点只是振幅小了，也并非任一时刻的位移都小.(4)多普勒效应：由于波源和观察者Z间的相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做多普勒效应.如杲二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小.2.波动图象(1)

5、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•简谐波的图象为正弦或余弦曲线.(2)区分波动图彖和振动图彖①波动图象描述各个质点在某一时刻离开平衡位置的位移，振动图象描述一个质点在各个时刻离开平衡位置的位移.②波动图象的横轴是各个质点的平衡位置，振动图象的横轴是时间轴.③具体对比如下表：简谐振动的振动图像机械波的波动图像图像x/my/m-^11函数关系一个质点做简谐运动时，它的位移兀随时间/变化的关系它在某一时刻某一直线上各个质点的位置所形成的图线(横波)坐标横轴一个质点振动的时间各质点的平衡

6、位置(距离)纵一个质点不同时刻相对平衡位置位移同一时刻，各质点相对各自平衡位置的位轴移形状正弦函数或余弦函数的图像由图像可直观得到的数据周期T振幅A波长2振幅A波峰及波谷的位置图像上某一点的意义在某时刻（横轴坐标）做简谐运动的物体相对平衡位置的位移（纵轴坐标）在某时刻，距坐标原点的距离一定（横轴坐标）的该质点的位移（纵坐标）（3）横波的传播方向与质点振动方向的判断①微平移法：沿波的传播方向将波的图象做一个微小平移，然后由两条波形曲线来判断.如图甲所示，艰线表示沿波的传播方向微平移波动图象后的图形，由图中可以看出

7、，A质点运动方向向上，B质点运动方向向下.②上下坡法：沿波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向上振动，即“上坡下、下坡上”.如图乙所示，将波动曲线看作人行走的路径，波的传播方向看作人行走的方向，则在A点处，人正在下坡，该处质点的振动方向向上；3点处，人正在上坡，该处质点的振动方向向下.③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.如图丙所示，在波动图象上的A点沿水平方向作一个箭头表示波的传播方向，再在竖直方向作一个箭头表示质点振动方向，则这两个箭头总是在波动曲线的同一侧.（4）在波的图彖上各质

8、点振动方向的规律①质点的起振方向与波源开始振动的方向一定相同•②处于最大位移处（波峰或波谷）的质点一定将向平衡位置运动.③处于相邻的波峰和波谷Z间的质点的振动方向一定相同；处于波峰（或波谷）两侧位移都为正值（或都为负值）的质点的振动方向一定相反.④对于横波在最大位移两侧，哪侧附近的质点正向最大位移运动，波就向哪侧方向运动.1.多解性（1）波的时间、空间周期性+=+,v=—=^^+Ax（