第3章本章整合知識(shí)網(wǎng)絡(luò)·體系構(gòu)建重點(diǎn)題型·歸納整合目錄索引 知識(shí)網(wǎng)絡(luò)·體系構(gòu)建本章知識(shí)可分為三部分:第一部分是機(jī)械波的形成,主要是其形成條件及特點(diǎn)等;第二部分是描述機(jī)械波的物理量和波的圖像;第三部分是關(guān)于波的一些其他現(xiàn)象。思考并回答下列問題:1.思考關(guān)于機(jī)械波的形成條件及特點(diǎn)的內(nèi)容,填寫下圖。介質(zhì)波源介質(zhì)振動(dòng)不一定有機(jī)械波,有機(jī)械波一定有振動(dòng)并不隨波遷移質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向橫波和縱波2.思考描述機(jī)械波的一些物理量的相關(guān)內(nèi)容,填寫下圖。 λf(周期T) v 3.思考關(guān)于機(jī)械波的圖像的一些內(nèi)容,填寫下圖。 后面的質(zhì)點(diǎn),把振動(dòng)傳播出去 波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移位移大小和方向傳播方向各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向4.思考關(guān)于機(jī)械波的一些現(xiàn)象,填寫下圖。 頻率和振動(dòng)方向相同的波振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域互相間隔、穩(wěn)定分布的現(xiàn)象障礙物或狹縫的尺寸跟波長(zhǎng)相差不大,或者比波長(zhǎng)更小 波源與觀察者相互靠近(或遠(yuǎn)離)時(shí),觀察者接收到的頻率大于(或小于)波源的頻率重點(diǎn)題型·歸納整合一、波的圖像例題1　(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播,某時(shí)刻的波形如圖所示,a、b、c為三個(gè)質(zhì)點(diǎn),a正向上運(yùn)動(dòng),由此可知(　　)A.該波沿x軸正方向傳播B.c正向上運(yùn)動(dòng)C.該時(shí)刻以后,b比c先到達(dá)平衡位置D.該時(shí)刻以后,b比c先到達(dá)距平衡位置最遠(yuǎn)處AC 解析 由題中a質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng),則可知波沿x軸正向傳播,A選項(xiàng)正確;c應(yīng)向下運(yùn)動(dòng),故B選項(xiàng)錯(cuò)誤,C選項(xiàng)正確;c質(zhì)點(diǎn)先到達(dá)負(fù)向最大位移處,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。針對(duì)訓(xùn)練1一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,t=0時(shí)刻的波形如圖所示,介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)P、Q分別位于x=2 m,x=4 m處。從t=0時(shí)刻開始計(jì)時(shí),當(dāng)t=15 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q剛好第4次到達(dá)波峰。(1)求波速大小;(2)寫出質(zhì)點(diǎn)P做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式。(不要求推導(dǎo)過程)解析 (1)設(shè)簡(jiǎn)諧橫波的波速為v,波長(zhǎng)為λ,周期為T,由圖像知λ=4 m。由題意(2)質(zhì)點(diǎn)P做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為x=0.2sin(0.5πt) m。答案 (1)1 m/s　(2)x=0.2sin(0.5πt) m二、波的圖像與振動(dòng)圖像的區(qū)別和聯(lián)系對(duì)波的圖像和振動(dòng)圖像問題時(shí)可按如下步驟來分析:1.先看兩軸。由兩軸確定圖像種類。2.讀取直接信息。從振動(dòng)圖像上可直接讀取周期和振幅;從波的圖像上可直接讀取波長(zhǎng)和振幅。3.讀取間接信息。利用振動(dòng)圖像可確定某一質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的振動(dòng)方向;利用波的圖像可進(jìn)行波傳播方向與某一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判。4.利用波速關(guān)系式。波長(zhǎng)、波速、周期、頻率間一定滿足 =λf。例題2　(多選)圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0.1 s時(shí)刻的波形,P是平衡位置為x=1 m處的質(zhì)點(diǎn),Q是平衡位置為x=4 m處的質(zhì)點(diǎn),圖乙為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像,則(　　)A.橫波的波長(zhǎng)是8 mB.橫波的頻率是0.2 HzC.質(zhì)點(diǎn)P隨波遷移的速度大小為40 m/sD.t=0.1 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P正沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)AD 解析 由波的圖像可知,橫波的波長(zhǎng)是8 m,故選項(xiàng)A正確;由質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像可知,橫波的周期為0.2 s,頻率是5 Hz,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)P圍繞平衡位置振動(dòng),不隨波遷移,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像,t=0.1 s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)Q正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),說明波沿x軸負(fù)方向傳播,t=0.1 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P正沿y軸正方向運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)D正確。針對(duì)訓(xùn)練2如圖甲所示,一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0.2 s時(shí)的波形,其中O是波源;圖乙是波上某一點(diǎn)P的振動(dòng)圖像。(1)求波速大小,并說明P質(zhì)點(diǎn)的位置。(2)畫出t=0.4 s和t=0.55 s的波形。解析 (1)由甲圖知波長(zhǎng)λ=4 m,由乙圖知周期T=0.2 s,所以波速v= =20 m/s。由乙圖知0.2 s時(shí)P質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置正向上運(yùn)動(dòng),且它已振動(dòng)了一個(gè)周期,所以它應(yīng)是甲圖中的波源位置,其橫坐標(biāo)x=0。(2)t=0.4 s時(shí),從甲圖算Δt1=0.2 s=T,波形正好向右平移了一個(gè)波長(zhǎng),因此0~4 m之間的波形與t=0.2 s時(shí)波形相同,此時(shí)波形如圖中實(shí)線所示。t=0.55 s時(shí),從甲圖算Δt2=0.35 s=1 T,只需把t=0.2 s時(shí)的波形向右平移1 λ即可,結(jié)果如圖中虛線所示。答案 (1)20 m/s　P點(diǎn)橫坐標(biāo)x=0　(2)見解析圖 三、波動(dòng)問題的多解性波在傳播過程中,由于空間周期性、時(shí)間周期性和傳播方向的雙向性等而引起多解,解決這類問題要注意下列情況:1.波的空間周期性。在波的傳播方向上,相距為波長(zhǎng)整數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況相同。2.波的時(shí)間周期性。由波的傳播特性可知,經(jīng)過整數(shù)倍個(gè)周期,波的圖像相同。3.波的傳播方向的雙向性。若根據(jù)題中條件無法確定波的傳播方向,在解題時(shí)要注意考慮波的傳播方向可能有兩個(gè)方向。4.介質(zhì)中兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離與波長(zhǎng)的關(guān)系不確定。5.介質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向不確定。例題3　(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波沿著x軸正方向傳播,波中A、B兩質(zhì)點(diǎn)在平衡位置間的距離為0.5 m,且小于一個(gè)波長(zhǎng),如圖甲所示,A、B兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖像如圖乙所示。由此可知(　　)A.波中質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)通過的路程為8 cmB.該簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)為4 mC.該簡(jiǎn)諧波的波速為0.5 m/sD.t=1.5 s時(shí)A、B兩質(zhì)點(diǎn)的位移相同AC 四、波的特性振動(dòng)情況完全相同的兩波源產(chǎn)生波疊加時(shí),某點(diǎn)到兩波源的波程差為Δx,當(dāng)Δx=2k· (k=0,1,2,…)時(shí)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),當(dāng)Δx=(2k+1) (k=0,1,2,…)時(shí)為振動(dòng)減弱點(diǎn)。若步調(diào)相反,則上述結(jié)論相反。例題4　如圖所示,兩列相干水波的疊加情況,圖中實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷,兩列波的振幅均為5 cm,且圖示范圍內(nèi)振幅不變,波速和波長(zhǎng)分別為1 m/s和1 m,則圖示時(shí)刻C、D點(diǎn)是振動(dòng)　　　　(選填“加強(qiáng)”或“減弱”)點(diǎn),A、B兩質(zhì)點(diǎn)的豎直高度差為　　　　 cm。?減弱　20 解析 如圖所示時(shí)刻C、D點(diǎn)是波峰與波谷的交點(diǎn),是振動(dòng)的減弱點(diǎn);A、B兩質(zhì)點(diǎn)分別是波峰與波峰的交點(diǎn)和波谷與波谷的交點(diǎn),均是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),它們的振幅均是10 cm,圖示時(shí)刻A、B兩質(zhì)點(diǎn)的豎直高度差為20 cm。針對(duì)訓(xùn)練3我們?cè)谏钪锌赡軙?huì)遇到下列物理現(xiàn)象:(1)在夏季一次閃電過后,雷聲轟鳴不絕;(2)聞其聲而不見其人;(3)學(xué)生圍繞振動(dòng)的音叉轉(zhuǎn)一圈會(huì)聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音;(4)當(dāng)正在鳴笛的火車向著我們疾駛而來時(shí),我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高。這些物理現(xiàn)象分別屬于波的(　　)A.反射、衍射、干涉、多普勒效應(yīng)B.折射、衍射、多普勒效應(yīng)、干涉C.反射、折射、干涉、多普勒效應(yīng)D.衍射、折射、干涉、多普勒效應(yīng)A 解析 在夏季一次閃電過后,雷聲轟鳴不絕,屬于聲波的反射;聞其聲而不見其人屬于聲波的衍射;學(xué)生圍繞振動(dòng)的音叉轉(zhuǎn)一圈會(huì)聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音屬于聲波的干涉;當(dāng)正在鳴笛的火車向著我們疾駛而來時(shí),我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高屬于多普勒效應(yīng)。

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