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(共15張PPT)
第七章　機械振動　機械波
教考銜接課6　波的形成與傳播
源于教材人教版選擇性必修第一冊第三章第1節“演示”
繩波的產生和傳播
1．實驗設計
如圖，取一條較長的軟繩，用手握住一端拉平后向上抖動一次，可以看到繩上形成一個凸起部分，這個凸起部分向另一端傳去。向下抖動一次，可以看到繩上形成一個凹下部分，這個凹下部分也向另一端傳去。連續向上、向下抖動長繩，可以看到一列波產生和傳播的情形。
沿繩傳播的波
在繩上做個紅色標記，在波傳播的過程中，這個標記怎樣運動？它是否隨著波向繩的另一端移動？
2．實驗現象
繩子上的各點只是在一定位置上下振動，沒有向前運動，而振動這種形式卻傳播出去了。
3．現象分析
圖中小圓點代表繩中的質點，相鄰質點之間有相互作用力，這使得一個質點的運動會影響相鄰質點的運動。
如圖所示，質點P0在沿上下方向振動，依次牽動質點P1、P2，P3，…使它們也運動起來。若在t＝T時刻，質點P0到達了最高點，則P2將剛要開始運動。質點P0到達最高點后又開始下落，當t＝T時它又回到平衡位置，而這時P2剛剛到達最高點，質點P4則剛要開始運動。下面兩幅圖是隨后T、T時刻各質點的位置及波的形狀。
一、真題鏈接
1．(2021·浙江6月選考)將一端固定在墻上的輕質繩在中點位置分叉成相同的兩股細繩，它們處于同一水平面上。在離分叉點相同長度處用左、右手在身體兩側分別握住直細繩的一端，同時用相同頻率和振幅上下持續振動，產生的橫波以相同的速率沿細繩傳播。因開始振動時的情況不同，分別得到了如圖甲和乙所示的波形。下列說法正確的是(　　)
A．甲圖中兩手開始振動時的方向并不相同
B．甲圖中繩子的分叉點是振動減弱的位置
C．乙圖中繩子分叉點右側始終見不到明顯的波形
D．乙圖只表示細繩上兩列波剛傳到分叉點時的波形
√
C　[題圖甲中兩手開始振動時的方向相同，則題圖甲中分叉點是振動加強的位置，所以A、B錯誤；題圖乙中兩手開始振動時的方向恰好相反，則題圖乙中分叉點是振動減弱的位置，則在分叉點的右側始終見不到明顯的波形，所以C正確，D錯誤。]
二、真題拓展
2．(多選)一列繩波在水平方向上傳播，現對其頻閃照相，拍攝頻率為5 Hz。在同一底片上多次曝光后形成照片如圖所示，照片與實物比例為1∶100。照片中A、B、C、D四點為同一水平線上的四點，且AB＝BC＝CD＝2 cm。以下說法正確的是(　　)
A．該繩波波長為4 m
B．該繩波波速可能為60 m/s
C．該波可能與周期為0.1 s的另一列繩波發生干涉
D．同一次曝光時A、C兩處質點的振動方向相反
√
√
BD　[設波長為λ，由幾何關系結合題意得＝，解得λ＝8 m，故A錯誤；設波的周期為T，由題圖可得nT＋＝(n＝0，1，2，…)，即nT＋＝0.2 s(n＝0，1，2，…)，解得T＝ s(n＝0，1，2，…)，則波速v＝＝20(2n＋1) m/s(n＝0，1，2，…)，當n＝1時，波速等于60 m/s，故B正確；由T＝ s(n＝0，1，2，…)可知無論n取何值，周期都不可能等于0.1 s，所以該波不可能與周期為0.1 s的另一列繩波發生干涉，故C錯誤；A、C相距半個波長，所以同一次曝光時A、C兩處質點的振動方向相反，故D正確。]
3．如圖所示，以原點0為界在x軸上有兩段不同材料的繩子，波源S1和S2分別置于x＝－6 m和x＝12 m處，產生兩列簡諧橫波甲和乙，分別沿x軸正方向和x軸負方向傳播。t＝0時刻x＝－2 m和x＝4 m處的質點剛好開始振動，某時刻兩列波恰好同時到達原點0，若從t＝0開始到t＝ s時間內P點經過的路程為6 cm，求：
(1)甲乙兩波的頻率之比；
(2)甲波在左側繩子中的傳播速度大小。
[解析]　(1)兩列波同時傳到0點，由x＝vt
得出＝
因v＝λf
又＝
聯立得＝1。
(2)由題意知經t＝ s時P質點在平衡位置，結合題圖可知在t＝ s內甲波傳播距離為x＝ m
由x＝vt
解得v甲＝4 m/s。
[答案]　(1)1∶1　(2)4 m/s
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