高中物理 第二章《機(jī)械波》教案 魯科版選修3-4

1、2 機(jī)械波 教學(xué)目標(biāo)：1掌握機(jī)械波的產(chǎn)生條件和機(jī)械波的傳播特點(diǎn)（規(guī)律）；2掌握描述波的物理量波速、周期、波長；3正確區(qū)分振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象，并能運(yùn)用兩個(gè)圖象解決有關(guān)問題4知道波的特性：波的疊加、干涉、衍射；了解多普勒效應(yīng)教學(xué)重點(diǎn)：機(jī)械波的傳播特點(diǎn)，機(jī)械波的三大關(guān)系（波長、波速、周期的關(guān)系；空間距離和時(shí)間的關(guān)系；波形圖、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向間的關(guān)系）教學(xué)難點(diǎn)：波的圖象及相關(guān)應(yīng)用教學(xué)方法：講練結(jié)合，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)教學(xué)過程：一、機(jī)械波1機(jī)械波的產(chǎn)生條件：波源（機(jī)械振動(dòng)）傳播振動(dòng)的介質(zhì)（相鄰質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用力）。2機(jī)械波的分類機(jī)械波可分為橫波和縱波兩種。（1）質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直的叫

2、橫波，如：繩上波、水面波等。（2）質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向平行的叫縱波，如：彈簧上的疏密波、聲波等。分類質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向關(guān)系形狀舉例橫波垂直凹凸相間；有波峰、波谷繩波等縱波在同一條直線上疏密相間；有密部、疏部彈簧波、聲波等說明：地震波既有橫波，也有縱波。3機(jī)械波的傳播（1）在同一種均勻介質(zhì)中機(jī)械波的傳播是勻速的。波速、波長和頻率之間滿足公式：v=f。（2）介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是在各自的平衡位置附近的簡諧運(yùn)動(dòng)，是變加速運(yùn)動(dòng)，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移。（3）機(jī)械波轉(zhuǎn)播的是振動(dòng)形式、能量和信息。（4）機(jī)械波的頻率由波源決定，而傳播速度由介質(zhì)決定。4機(jī)械波的傳播特點(diǎn)（規(guī)律）：（1）前帶后，后跟前，

3、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向后傳。即：各質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動(dòng)，起振方向由波源來決定；且其振動(dòng)頻率（周期）都等于波源的振動(dòng)頻率（周期），但離波源越遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)越滯后。（2）機(jī)械波傳播的是波源的振動(dòng)形式和波源提供的能量，而不是質(zhì)點(diǎn)。5機(jī)械波的反射、折射、干涉、衍射一切波都能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射。特別是干涉、衍射，是波特有的性質(zhì)。（1）干涉 產(chǎn)生干涉的必要條件是：兩列波源的頻率必須相同。需要說明的是：以上是發(fā)生干涉的必要條件，而不是充分條件。要發(fā)生干涉還要求兩列波的振動(dòng)方向相同（要上下振動(dòng)就都是上下振動(dòng)，要左右振動(dòng)就都是左右振動(dòng)），還要求相差恒定。我們經(jīng)常列舉的干涉都是相差為零的，也就是同向的。如果兩個(gè)波源是振動(dòng)是

4、反向的，那么在干涉區(qū)域內(nèi)振動(dòng)加強(qiáng)和減弱的位置就正好顛倒過來了。干涉區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)是振動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn)還是振動(dòng)最弱點(diǎn)的充要條件：最強(qiáng)：該點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程之差是波長的整數(shù)倍，即=n最弱：該點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程之差是半波長的奇數(shù)倍，即根據(jù)以上分析，在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi)，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng)；振動(dòng)減弱點(diǎn)始終減弱。至于“波峰和波峰疊加得到振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)”，“波谷和波谷疊加也得到振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)”，“波峰和波谷疊加得到振動(dòng)減弱點(diǎn)”這些都只是充分條件，不是必要條件?！纠?】 如圖所示，S1、S2是兩個(gè)相干波源，它們振動(dòng)同步且振幅相同。實(shí)線和虛線分別表示在某一時(shí)刻它們所發(fā)出的波的波峰和波谷。關(guān)于圖中所標(biāo)的a、b、c、d四點(diǎn)，下列說法中

5、正確的有A該時(shí)刻a質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)最弱，b、c質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)最強(qiáng)，d質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)既不是最強(qiáng)也不是最弱B該時(shí)刻a質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)最弱，b、c、d質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)都最強(qiáng)Ca質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)始終是最弱的， b、c、d質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)始終是最強(qiáng)的D再過T/4后的時(shí)刻a、b、c三個(gè)質(zhì)點(diǎn)都將處于各自的平衡位置，因此振動(dòng)最弱解析：該時(shí)刻a質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)最弱，b、c質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)最強(qiáng)，這不難理解。但是d既不是波峰和波峰疊加，又不是波谷和波谷疊加，如何判定其振動(dòng)強(qiáng)弱？這就要用到充要條件：“到兩波源的路程之差是波長的整數(shù)倍”時(shí)振動(dòng)最強(qiáng)，從圖中可以看出，d是S1、S2連線的中垂線上的一點(diǎn)，到S1、S2的距離相等，所以必然為振動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn)。本題答案應(yīng)選B、C點(diǎn)評：描述振動(dòng)強(qiáng)弱的

6、物理量是振幅，而振幅不是位移。每個(gè)質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)過程中的位移是在不斷改變的，但振幅是保持不變的，所以振動(dòng)最強(qiáng)的點(diǎn)無論處于波峰還是波谷，振動(dòng)始終是最強(qiáng)的。【例2】 如圖所示表示兩列相干水波的疊加情況，圖中的實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷。設(shè)兩列波的振幅均為5 cm，且圖示的范圍內(nèi)振幅不變，波速和波長分別為1m/s和0.5m。C點(diǎn)是BE連線的中點(diǎn)，下列說法中正確的是 （ ）AC、E兩點(diǎn)都保持靜止不動(dòng)B圖示時(shí)刻A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為20cmC圖示時(shí)刻C點(diǎn)正處于平衡位置且向水面上運(yùn)動(dòng)D從圖示的時(shí)刻起經(jīng)0.25s，B點(diǎn)通過的路程為20cm解析：由波的干涉知識(shí)可知圖6中的質(zhì)點(diǎn)A、B、E的連線處波峰和波峰或波谷和

7、波谷疊加是加強(qiáng)區(qū)，過D、F的連線處和過P、Q的連線處波峰和波谷疊加是減弱區(qū)。C、E兩點(diǎn)是振動(dòng)的加強(qiáng)點(diǎn)，不可能靜止不動(dòng)。所以選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的。在圖示時(shí)刻，A在波峰，B在波谷，它們振動(dòng)是加強(qiáng)的，振幅均為兩列波的振幅之和，均為10cm，此時(shí)的高度差為20cm，所以B選項(xiàng)正確。A、B、C、E均在振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)，且在同一條直線上，由題圖可知波是由E處向A處傳播，在圖示時(shí)刻的波形圖線如右圖所示，由圖可知C點(diǎn)向水面運(yùn)動(dòng)，所以C選項(xiàng)正確。波的周期T=/v = 0.5s，經(jīng)過0.25s，即經(jīng)過半個(gè)周期。在半個(gè)周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的路程為振幅的2倍，所以振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)B的路程為20cm，所以D選項(xiàng)正確。點(diǎn)評： 關(guān)于波的干涉，要正確

8、理解穩(wěn)定的干涉圖樣是表示加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的相對穩(wěn)定，但加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)還是在做振動(dòng)，加強(qiáng)區(qū)里兩列波分別引起質(zhì)點(diǎn)分振動(dòng)的方向是相同的，減弱區(qū)里兩列波分別引起質(zhì)點(diǎn)分振動(dòng)的方向是相反的，發(fā)生變化的是振幅增大和減少的區(qū)別，而且波形圖沿著波的傳播方向在前進(jìn)。（2）衍射。波繞過障礙物的現(xiàn)象叫做波的衍射。能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是：障礙物或孔的尺寸比波長小，或者跟波長相差不多。（3）波的獨(dú)立傳播原理和疊加原理。獨(dú)立傳播原理：幾列波相遇時(shí)，能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播，不互相影響。疊加原理：介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的位移、速度、加速度都等于幾列波單獨(dú)轉(zhuǎn)播時(shí)引起的位移、速度、加速度的矢量和。波的獨(dú)立傳播原理和疊加原理并不矛盾

9、。前者是描述波的性質(zhì)：同時(shí)在同一介質(zhì)中傳播的幾列波都是獨(dú)立的。比如一個(gè)樂隊(duì)中各種樂器發(fā)出的聲波可以在空氣中同時(shí)向外傳播，我們?nèi)匀荒芊智迤渲懈鞣N樂器發(fā)出的不同聲波。后者是描述介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況：每個(gè)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是各列波在該點(diǎn)引起的運(yùn)動(dòng)的矢量和。這好比老師給學(xué)生留作業(yè)：各個(gè)老師要留的作業(yè)與其他老師無關(guān)，是獨(dú)立的；但每個(gè)學(xué)生要做的作業(yè)卻是所有老師留的作業(yè)的總和?！纠?】 如圖中實(shí)線和虛線所示，振幅、周期、起振方向都相同的兩列正弦波（都只有一個(gè)完整波形）沿同一條直線向相反方向傳播，在相遇階段（一個(gè)周期內(nèi)），試畫出每隔T/4后的波形圖。并分析相遇后T/2時(shí)刻疊加區(qū)域內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況。解析：根據(jù)波的獨(dú)

10、立傳播原理和疊加原理可作出每隔T/4后的波形圖如所示。相遇后T/2時(shí)刻疊加區(qū)域內(nèi)abcde各質(zhì)點(diǎn)的位移都是零，但速度各不相同，其中a、c、e三質(zhì)點(diǎn)速度最大，方向如圖所示，而b、d兩質(zhì)點(diǎn)速度為零。這說明在疊加區(qū)域內(nèi)，a、c、e三質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是最強(qiáng)的，b、d兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)是最弱的。6多普勒效應(yīng)當(dāng)波源或者接受者相對于介質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接受者會(huì)發(fā)現(xiàn)波的頻率發(fā)生了變化，這種現(xiàn)象叫多普勒效應(yīng)。學(xué)習(xí)“多普勒效應(yīng)”必須弄清的幾個(gè)問題：（1）當(dāng)波源以速率v勻速靠近靜止的觀察者A時(shí)，觀察者“感覺”到的頻率變大了。但不是“越來越大”。（2）當(dāng)波源靜止，觀察者以速率v勻速靠近波源時(shí)，觀察者“感覺”到的頻率也變大了。（3）當(dāng)波源與

11、觀察者相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者“感覺”到的頻率變大。（4）當(dāng)波源與觀察者背向運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者“感覺”到的頻率變小?！纠?】（2020年高考科研測試）a為聲源，發(fā)出聲波；b為接收者，接收a發(fā)出的聲波。a、b若運(yùn)動(dòng)，只限于在沿兩者連線方向上，下列說法正確的是Aa靜止，b向a運(yùn)動(dòng)，則b收到的聲頻比a發(fā)出的高Ba、b向同一方向運(yùn)動(dòng)，則b收到的聲頻一定比a發(fā)出的高Ca、b向同一方向運(yùn)動(dòng)，則b收到的聲頻一定比a發(fā)出的低Da、b都向相互背離的方向運(yùn)動(dòng)，則b收到的聲頻比a發(fā)出的高答案：A二、振動(dòng)圖象和波的圖象1振動(dòng)圖象和波的圖象振動(dòng)圖象和波的圖象從圖形上看好象沒有什么區(qū)別，但實(shí)際上它們有本質(zhì)的區(qū)別。（1）物理意義不同

12、：振動(dòng)圖象表示同一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位移；波的圖象表示介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻的位移。（2）圖象的橫坐標(biāo)的單位不同：振動(dòng)圖象的橫坐標(biāo)表示時(shí)間；波的圖象的橫坐標(biāo)表示距離。（3）從振動(dòng)圖象上可以讀出振幅和周期；從波的圖象上可以讀出振幅和波長。簡諧振動(dòng)圖象與簡諧橫波圖象的列表比較：簡諧振動(dòng)簡諧橫波圖象坐標(biāo)橫坐標(biāo)時(shí)間介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置縱坐標(biāo)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移各質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻的振動(dòng)位移研究對象一個(gè)質(zhì)點(diǎn)介質(zhì)中的大量質(zhì)點(diǎn)物理意義一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的振動(dòng)位移介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻的振動(dòng)位移隨時(shí)間的變化原有圖形不變，圖線隨時(shí)間而延伸原有波形沿波的傳播方向平移運(yùn)動(dòng)情況質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)波在介質(zhì)中勻速傳播；介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)

13、做簡諧振動(dòng)2描述波的物理量波速、周期、波長：（1）波速v：運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或波形在介質(zhì)中傳播的速率；同一種波的波速由介質(zhì)決定。注：在橫波中，某一波峰（波谷）在單位時(shí)間內(nèi)傳播的距離等于波速。（2）周期T：即質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期；由波源決定。（3）波長：在波動(dòng)中，振動(dòng)位移總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離。注：在橫波中，兩個(gè)相鄰波峰（波谷）之間的距離為一個(gè)波長。結(jié)論：（1）波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離恰好為波長。由此：v=/T=f；=vT. 波長由波源和介質(zhì)決定。（2）質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)nT（波傳播n）時(shí)，波形不變。（3）相隔波長整數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)，振動(dòng)狀態(tài)總相同；相隔半波長奇數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)，振動(dòng)狀態(tài)總相反。3波的圖象的畫法波的圖象中

14、，波的圖形、波的傳播方向、某一介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的瞬時(shí)速度方向，這三者中已知任意兩者，可以判定另一個(gè)。（口訣為“上坡下，下坡上” ；或者“右上右、左上左）4波的傳播是勻速的在一個(gè)周期內(nèi)，波形勻速向前推進(jìn)一個(gè)波長。n個(gè)周期波形向前推進(jìn)n個(gè)波長（n可以是任意正數(shù)）。因此在計(jì)算中既可以使用v=f，也可以使用v=s/t，后者往往更方便。5介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)（是一種變加速運(yùn)動(dòng)）任何一個(gè)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)經(jīng)過的路程都是4A，在半個(gè)周期內(nèi)經(jīng)過的路程都是2A，但在四分之一個(gè)周期內(nèi)經(jīng)過的路程就不一定是A了。6起振方向介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)的方向都和振源開始振動(dòng)的方向相同。S【例5】 在均勻介質(zhì)中有一個(gè)振源S，它以

15、50HZ的頻率上下振動(dòng)，該振動(dòng)以40m/s的速度沿彈性繩向左、右兩邊傳播。開始時(shí)刻S的速度方向向下，試畫出在t=0.03s時(shí)刻的波形。v v1.2 0.8 0.4 0 0.4 0.8 1.2解析：從開始計(jì)時(shí)到t=0.03s經(jīng)歷了1.5個(gè)周期，波分別向左、右傳播1.5個(gè)波長，該時(shí)刻波源S的速度方向向上，所以波形如右圖所示。50-5 y/m2 4 x/mP【例6】 如圖所示是一列簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖，已知這列波沿x軸正方向傳播，波速為20m/s。P是離原點(diǎn)為2m的一個(gè)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)，則在t=0.17s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的：速度和加速度都沿-y方向；速度沿+y方向，加速度沿-y方向；速度和加速度都正在增

16、大；速度正在增大，加速度正在減小。以上四種判斷中正確的是A只有 B只有C只有 D只有解析：由已知，該波的波長=4m，波速v=20m/s，因此周期為T=/v=0.2s；因?yàn)椴ㄏ蛴覀鞑?，所以t=0時(shí)刻P質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向向下；0.75 T 0.17s T，所以P質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置上方，正在向平衡位置運(yùn)動(dòng)，位移為正，正在減??；速度為負(fù)，正在增大；加速度為負(fù)，正在減小。正確，選C7波動(dòng)圖象的應(yīng)用：（1）從圖象上直接讀出振幅、波長、任一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)位移。（2）波動(dòng)方向振動(dòng)方向。方法：選擇對應(yīng)的半周，再由波動(dòng)方向與振動(dòng)方向“頭頭相對、尾尾相對”來判斷。yx0yx0如圖：45y/cmQ0x/mP【例7】如圖是

17、一列沿x軸正方向傳播的機(jī)械波在某時(shí)刻的波形圖。由圖可知：這列波的振幅為5cm，波長為 4m 。此時(shí)刻P點(diǎn)的位移為2.5cm，速度方向?yàn)檠貀軸正方向，加速度方向沿y軸負(fù)方向； Q點(diǎn)的位移為5cm，速度為 0 ，加速度方50.20.40x/my/cmM向沿y軸正方向。【例8】如圖是一列波在t1=0時(shí)刻的波形，波的傳播速度為2m/s，若傳播方向沿x軸負(fù)向，則從t1=0到t2=2.5s的時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)M通過的路程為_，位移為_。解析：由圖：波長=0.4m，又波速v=2m/s，可得：周期T=0.2s，所以質(zhì)點(diǎn)M振動(dòng)了12.5T。對于簡諧振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)1T，通過的路程總是4A；振動(dòng)0.5T，通過的路程總是2

18、A。所以，質(zhì)點(diǎn)M通過的路程124A+2A=250cm=2.5m。質(zhì)點(diǎn)M振動(dòng)12.5T時(shí)仍在平衡位置。所以位移為0?！纠?】在波的傳播方向上，距離一定的P與Q點(diǎn)之間只有一個(gè)波谷的四種情況，如圖A、B、C、D所示。已知這四列波在同一種介質(zhì)中均向右傳播，則質(zhì)點(diǎn)P能首先達(dá)到波谷的是（ ）解析：四列波在同一種介質(zhì)中傳播，則波速v應(yīng)相同。由T=/v得：TDTA=TBTC；再結(jié)合波動(dòng)方向和振動(dòng)方向的關(guān)系得：C圖中的P點(diǎn)首先達(dá)到波谷。（3）兩個(gè)時(shí)刻的波形問題：設(shè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)時(shí)間（波的傳播時(shí)間）為t，波傳播的距離為x。則：t=nT+t即有x=n+x （x=vt） 且質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)nT（波傳播n）時(shí)，波形不變。根據(jù)某時(shí)刻

19、的波形，畫另一時(shí)刻的波形。方法1：波形平移法：當(dāng)波傳播距離x=n+x時(shí)，波形平移x即可。方法2：特殊質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)法：當(dāng)波傳播時(shí)間t=nT+t時(shí)，根據(jù)振動(dòng)方向判斷相鄰特殊點(diǎn)（峰點(diǎn)，谷點(diǎn)，平衡點(diǎn)）振動(dòng)t后的位置進(jìn)而確定波形。根據(jù)兩時(shí)刻的波形，求某些物理量（周期、波速、傳播方向等）12x/my0【例10】如圖是一列向右傳播的簡諧橫波在某時(shí)刻的波形圖。已知波速v=0.5m/s，畫出該時(shí)刻7s前及7s后的瞬時(shí)波形圖。0x/my解析：=2m，v=0.5m/s，T =4 s.所以波在7s內(nèi)傳播的距離為x=vt=3.5m=1質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)間為1T。方法1 波形平移法：現(xiàn)有波形向右平移可得7s后的波形；現(xiàn)有波形向左平移

20、可得7s前的波形。由上得到圖中7s后的瞬時(shí)波形圖（粗實(shí)線）和7s前的瞬時(shí)波形圖（虛線）。方法2 特殊質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)法：根據(jù)波動(dòng)方向和振動(dòng)方向的關(guān)系，確定兩個(gè)特殊點(diǎn)（如平衡點(diǎn)和峰點(diǎn)）在3T/4前和3T/4后的位置進(jìn)而確定波形。請讀者試著自行分析畫出波形。4x/my0【例11】如圖實(shí)線是某時(shí)刻的波形圖象，虛線是經(jīng)過0.2s時(shí)的波形圖象。求：波傳播的可能距離 可能的周期（頻率）可能的波速 若波速是35m/s，求波的傳播方向若0.2s小于一個(gè)周期時(shí)，傳播的距離、周期（頻率）、波速。解析：題中沒給出波的傳播方向，所以有兩種可能：向左傳播或向右傳播。向左傳播時(shí)，傳播的距離為x=n+3/4=（4n+3）m （n=

21、0、1、2 ）向右傳播時(shí)，傳播的距離為x=n+/4=（4n+1）m （n=0、1、2 ）向左傳播時(shí)，傳播的時(shí)間為t=nT+3T/4得：T=4t/（4n+3）=0.8 /（4n+3）（n=0、1、2 ）向右傳播時(shí)，傳播的時(shí)間為t=nT+T/4得：T=4t/（4n+1）=0.8 /（4n+1） （n=0、1、2 ）計(jì)算波速，有兩種方法。v=x/t 或v=/T向左傳播時(shí)，v=x/t=（4n+3）/0.2=（20n+15）m/s. 或v=/T=4 （4n+3）/0.8=（20n+15）m/s.（n=0、1、2 ）向右傳播時(shí)，v=x/t=（4n+1）/0.2=（20n+5）m/s. 或v=/T=4 （4

22、n+1）/0.8=（20n+5）m/s. （n=0、1、2 ）若波速是35m/s，則波在0.2s內(nèi)傳播的距離為x=vt=350.2m=7m=1，所以波向左傳播。若0.2s小于一個(gè)周期，說明波在0.2s內(nèi)傳播的距離小于一個(gè)波長。則：向左傳播時(shí)，傳播的距離x=3/4=3m；傳播的時(shí)間t=3T/4得：周期T=0.267s；波速v=15m/s.向右傳播時(shí)，傳播的距離為/4=1m；傳播的時(shí)間t=T/4得：周期T=0.8s；波速v =5m/s.點(diǎn)評：做此類問題的選擇題時(shí)，可用答案代入檢驗(yàn)法。（4）根據(jù)波的傳播特點(diǎn)（運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向后傳）確定某質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)問題：【例12】一列波在介質(zhì)中向某一方向傳播，如圖是此波

23、在某一時(shí)刻的波形圖，且此時(shí)振動(dòng)還只發(fā)生在M、N之間，并知此波的周期為T，Q質(zhì)點(diǎn)速度方向在波形中是向下的。則：波源是_；P質(zhì)點(diǎn)的起振方向?yàn)開；從波源起振開始計(jì)時(shí)時(shí)，P點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)的時(shí)間為_。解析：由Q點(diǎn)的振動(dòng)方向可知波向左傳播，N是波源。由M點(diǎn)的起振方向（向上）得P質(zhì)點(diǎn)的起振方向向上。振動(dòng)從N點(diǎn)傳播到M點(diǎn)需要1T，傳播到P點(diǎn)需要3T/4，所以質(zhì)點(diǎn)P已經(jīng)振動(dòng)的時(shí)間為T/4.【例13】如圖是一列向右傳播的簡諧橫波在t=0時(shí)刻（開始計(jì)時(shí)）的波形圖，已知在t=1s時(shí)，B點(diǎn)第三次達(dá)到波峰（在1s內(nèi)B點(diǎn)有三次達(dá)到波峰）。則：周期為_ 波速為_；D點(diǎn)起振的方向?yàn)開；在t=_s時(shí)刻，此波傳到D點(diǎn)；在t=_s和t=

24、_s時(shí)D點(diǎn)分別首次達(dá)到波峰和波谷；在t=_s和t=_s時(shí)D點(diǎn)分別第二次達(dá)到波峰和波谷。解析：B點(diǎn)從t=0時(shí)刻開始在經(jīng)過t=2.5T=1s第三次達(dá)到波峰，故周期T=0.4s.由v=/T=10m/s.D點(diǎn)的起振方向與介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的起振方向相同。在圖示時(shí)刻，C點(diǎn)恰好開始起振，由波動(dòng)方向可知C點(diǎn)起振方向向下。所以，D點(diǎn)起振方向也是向下。從圖示狀態(tài)開始計(jì)時(shí)：此波傳到D點(diǎn)需要的時(shí)間等于波從C點(diǎn)傳播到D需要的時(shí)間，即：t=（454）/10=4.1s； D點(diǎn)首次達(dá)到波峰的時(shí)間等于A質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)傳到D點(diǎn)需要的時(shí)間，即：t=（451） /10=4.4s； D點(diǎn)首次達(dá)到波谷的時(shí)間等于B質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)傳到D點(diǎn)需要的

25、時(shí)間，即：t=（453）/10=4.2s；D點(diǎn)第二次達(dá)到波峰的時(shí)間等于D點(diǎn)首次達(dá)到波峰的時(shí)間再加上一個(gè)周期，即：t=4.4 s+0.4s=4.8 s. D點(diǎn)第二次達(dá)到波谷的時(shí)間等于D點(diǎn)首次達(dá)到波峰的時(shí)間再加上一個(gè)周期，即：t=4.2s+0.4s=4.6s.【例14】 已知在t1時(shí)刻簡諧橫波的波形如圖中實(shí)線所示；在時(shí)刻t2該波的波形如圖中虛線所示。t2-t1 = 0.02s。求：（1）該波可能的傳播速度。（2）若已知T t2-t12T，且圖中P質(zhì)點(diǎn)在t1時(shí)刻的瞬時(shí)速度方向向上，求可能的波速。（3）若0.01sT0.02s，且從t1時(shí)刻起，圖中Q質(zhì)點(diǎn)比R質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置，求可能的波速。解析：（1

26、）如果這列簡諧橫波是向右傳播的，在t2-t1內(nèi)波形向右勻速傳播了，所以波速=100（3n+1）m/s （n=0，1，2，）；同理可得若該波是向左傳播的，可能的波速v=100（3n+2）m/s （n=0，1，2，）（2）P質(zhì)點(diǎn)速度向上，說明波向左傳播，T t2-t1 2T，說明這段時(shí)間內(nèi)波只可能是向左傳播了5/3個(gè)波長，所以速度是唯一的：v=500m/s（3）“Q比R先回到平衡位置”，說明波只能是向右傳播的，而0.01sT0.02s，也就是T0.02s2T，所以這段時(shí)間內(nèi)波只可能向右傳播了4/3個(gè)波長，解也是唯一的：v=400m/s三、聲波1空氣中的聲波是縱波。2空氣中的聲速可認(rèn)為是340m/s

27、，水中的聲速是1450m/s，鐵中的聲速是5400m/s。3人耳可以聽到的聲波的頻率范圍是20Hz-20000Hz。頻率低于20Hz的聲波叫次聲波，頻率高于20000Hz的聲波叫超聲波。4人耳只能區(qū)分開相差0.1s以上的兩個(gè)聲音。5聲波也能發(fā)生反射、干涉和衍射等現(xiàn)象。聲波的共振現(xiàn)象稱為聲波的共鳴。四、針對訓(xùn)練1（2020年全國理綜卷）一列簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，圖1是t=1s時(shí)的波形圖，圖2是波中某振動(dòng)質(zhì)元位移隨時(shí)間變化的振動(dòng)圖線（兩圖用同一時(shí)間起點(diǎn)），則圖2可能是圖1中哪個(gè)質(zhì)元的振動(dòng)圖線？Ax=0處的質(zhì)元 Bx =1m處的質(zhì)元Cx =2m處的質(zhì)元 Dx =3m處的質(zhì)元2圖中是觀察水面波衍射

28、的實(shí)驗(yàn)裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)孔，O為波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋（圖中曲線）之間距離表示一個(gè)波長，則波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述正確的是：A此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象；OCABDB擋板前后波紋間距離相等；C如果將孔AB擴(kuò)大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象；D如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象。3（2002年廣東、廣西卷）一列在豎直方向振動(dòng)的簡諧橫波，波長為，沿 x 軸正方向傳播.某一時(shí)刻，在振動(dòng)位移向上且大小等于振幅一半的各點(diǎn)中，任取相鄰的兩點(diǎn) P1、P2，已知P1的 x 坐標(biāo)小于P2的 x 坐標(biāo).A.若，則P1向下運(yùn)動(dòng)，

29、P2向上運(yùn)動(dòng)B.若，則P1向上運(yùn)動(dòng)，P2向下運(yùn)動(dòng)C.若，則P1向上運(yùn)動(dòng)，P2向下運(yùn)動(dòng)D.若，則P1向下運(yùn)動(dòng)，P2向上運(yùn)動(dòng)4如圖所示，一根張緊的水平彈性長繩上的 a、b兩點(diǎn)，相 距14.0 m ，b 點(diǎn)在 a點(diǎn)的右方.當(dāng)一列簡諧橫波沿此繩向右傳播時(shí)，若 a點(diǎn)的位移達(dá)到正極大時(shí)，b點(diǎn)的位移恰為零，且向下運(yùn)動(dòng).經(jīng)過1.00 s 后，a點(diǎn)的位移為零，且向下運(yùn)動(dòng)，而 b點(diǎn)的位移恰達(dá)到負(fù)極大.則這簡諧橫波的波速可能等于A.14 m/s B.10 m/s C.6 m/s D.4.67 m/s5簡諧橫波在某時(shí)刻的波形圖線如圖所示，由此圖可知A若質(zhì)點(diǎn) a向下運(yùn)動(dòng)，則波是從左向右傳播的B若質(zhì)點(diǎn)b向上運(yùn)動(dòng)，則波是從左向右傳播的C.若波從右向左傳播，則質(zhì)點(diǎn) c向下運(yùn)動(dòng)D若波從右向左傳播，則質(zhì)點(diǎn)d