2.3 机械波的案例分析
学 习 目 标 知 识 脉 络 1.结合地震实例，进一步熟悉机械波的形成及波动实质. 2.掌握用波形图分析波动问题.(重点) 3.掌握求波速的方法及理解波的多解性问题.(重点、难点) 地 震 波 的 分 析 探 究
[先填空] 1.地震波的组成
地震波按传播方式可分为三种类型：纵波、横波和表面波. 2.纵波
纵波是推进波，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较弱，它的传播速度vP最大.
3.横波
横波是剪切波，又称S波，它使地面发生前后、左右摆动，破坏性强，它在地壳中的传播速度较纵波慢.
4.表面波
表面波又称L波，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波，其波长长，振幅大，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素，它的传播速度最小.
[再判断]
1.地震波中传播速度最快的是表面波.(×)
2.地震波的纵波vP、横波vS和表面波vL的速度关系为vP＞vS＞vL.(√) [后思考]
地震观测站是如何确定震中所处的位置的？
【提示】 地震波中有纵波和横波，两种波的传播速度不同，可以通过地震观测站记录的纵波与横波的时间间隔，确定震中到观测站的距离，再根据地震波的传播方向就可以确定
震中的位置.
振 动 图 像 和 波 动 图 像
[先填空] 1.二者的判断
判断某图像是振动图像还是波动图像，最基础的方法是：根据图像横坐标的单位.若横坐标表示时间，则此图像是振动图像；若横坐标表示长度或距离，则此图像是波动图像.
2.二者对应关系的应用
由波动图像读出波长λ，由振动图像读出周期T，则波速v＝. [再判断]
1.波的图像与振动图像的横坐标是相同的.(×) 2.从波的图像上可以直接得到波的波长.(√) 3.从振动图像上可以直接得到振动周期.(√) [后思考]
1.波的图像在外形上与振动图像相似，如何辨别它们？ 【提示】 看横坐标表示的物理量.
2.振动图像与波的图像的物理意义有什么不同？
【提示】 振动图像表示同一质点在不同时刻的位移；波动图像表示介质中的各个质点在同一时刻的位移.
[核心点击]
1.简谐运动的图像与简谐波的图像对比
λT 物理意义 不 同 点 图像 研究对象 研究内容 简谐运动的图像 表示同一质点在各个时刻的位移 一个振动质点 一质点位移随时间的变化规律 简谐波的图像 表示同一时刻各个质点的位移 所有质点 某时刻所有质点的空间分布规律 图像变化 一个完整图像所占横坐标的距离 比喻 相同点及联系 图像形状 可获得的信息 联系 随时间延伸 表示一个周期T 单人舞的录像 正弦曲线 随时间推移 表示一个波长λ 抓拍的集体舞照片 质点振动的振幅、位移、加速度的方向 质点的振动是组成波动的基本要素 2.对波动图像和振动图像的两点提醒 (1)波动图像与振动图像外形上很相似，辨别它们时要看图像的横坐标是时间t还是位移x.
(2)简谐波中的所有质点都做简谐运动，它们的振幅、周期均相同.
1.如图2-3-1甲所示为一列简谐波在某时刻的波形图，图乙表示传播该波的介质中某一质点在此后的一段时间内的振动图像，则( )
图2-3-1
A.若波沿x轴正方向传播，则图乙为质点a的振动图像 B.若波沿x轴正方向传播，则图乙为质点b的振动图像 C.若波沿x轴负方向传播，则图乙为质点c的振动图像 D.若波沿x轴负方向传播，则图乙为质点d的振动图像
E.若波沿x轴负方向传播，则质点d的振动形式经过半个周期传到质点b处
【解析】 由图甲知，此时刻质点a、c处在最大位移处，因此从此时刻起质点a、c的振动图像应是余弦曲线，由此排除了选项A、C选项.若波向x轴正方向传播，可知质点b此时刻向上振动.同理，若波向x轴负方向传播，则质点d此时刻也应向上振动，即从此时刻起的以后一段时间里质点的振动图像与图乙吻合；经过半个周期，振动的形式沿波的传播方向传播半个波长的距离，故B、D、E均正确.
【答案】 BDE
2.如图2-3-2所示，甲为某一波动在t＝1.0 s时刻的图像，乙为参与波动的某一点的振动图像.
(1)两图中AA′、OC各表示什么物理量？量值各是多少？ (2)说明两图中OA′B段图线的意义.
2016-2017学年高中物理第2章机械波2.3机械波的案例分析教师用书沪科版选修3-4
