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1、松滋一中雙案?jìng)湔n活頁(yè)教案第周三年級(jí)物理學(xué)科教學(xué)通案?jìng)€(gè)案設(shè)計(jì)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(zhǎng);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(wèn)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(zhǎng)、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)合教學(xué)過(guò)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(lèi):機(jī)械波可分為橫波和
2、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(lèi)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波形狀舉例的傳播方向關(guān)系橫波垂直凹凸相間;有波峰、波谷繩波等縱波在同一條直線(xiàn)上疏密相間;有密部、疏部彈簧波、聲波等說(shuō)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(zhǎng)和頻率之間滿(mǎn)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(jiǎn)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
3、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,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(lái)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(shuō)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
4、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(guò)來(lái)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(zhǎng)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(zhǎng)的奇數(shù)倍,即2n 12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?1】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(xiàn)和
5、虛線(xiàn)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)的四點(diǎn),下列說(shuō)法中正確的有a、b、c、dA 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)C a 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(guò)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(zhǎng)的整數(shù)倍”時(shí)振動(dòng)最強(qiáng),從圖中可以看出
6、,S2 連線(xiàn)的中垂線(xiàn)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)。答案d 既不是d 是 S1 、B、C點(diǎn)評(píng):描述振動(dòng)強(qiáng)弱的物理量是振幅,而振幅不是位移。每個(gè)質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)過(guò)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(wú)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(xiàn)表示波峰,虛線(xiàn)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(zhǎng)分別為和 0.5m。C 點(diǎn)是 BE 連線(xiàn)的中點(diǎn),下列說(shuō)法中正確的是 ( )1m/sA C、 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)
7、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(guò)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(xiàn)處波峰和波峰或波谷和波谷疊加是加強(qiáng)區(qū),過(guò) D 、F 的連線(xiàn)處和過(guò)P、Q 的連線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)如右圖所示,由圖可知C
8、 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(guò)個(gè)周期內(nèi),質(zhì)點(diǎn)的路程為振幅的2項(xiàng)正確。0.25s,即經(jīng)過(guò)半個(gè)周期。在半倍,所以振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)B 的路程為20cm,所以D 選點(diǎn)評(píng) : 關(guān)于波的干涉,要正確理解穩(wěn)定的干涉圖樣是表示加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的相對(duì)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(guò)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(zhǎng)小,或者跟波長(zhǎng)相差不多。( 3)波的
9、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。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(lè)隊(duì)中各種樂(lè)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(lè)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(wú)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。【例 3】如圖中
10、實(shí)線(xiàn)和虛線(xiàn)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(xiàn)向相反方向傳播,在相遇階段(一個(gè)周期內(nèi)) ,試畫(huà)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)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(shuō)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(duì)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
11、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(wèn)題:( 1)當(dāng)波源以速率v了。但不是“越來(lái)越大”。勻速靠近靜止的觀察者A 時(shí),觀察者 “感覺(jué)”到的頻率變大( 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(jué)”到的頻率也變大了。( 3)當(dāng)波源與觀察者相向運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者“感覺(jué)”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(jué)”到的頻率變小?!纠穆暡ā?】( 2004 年高考科研測(cè)試) a 為聲源,發(fā)出聲波; b 為接收者,接收a、 b 若運(yùn)動(dòng),只限于在沿兩者連線(xiàn)方向上,下列說(shuō)法正確的是a 發(fā)出A a 靜止,b 向 a 運(yùn)動(dòng),則b 收到的聲頻比a 發(fā)出的高B
12、 a、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C a、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D a、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(méi)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: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(zhǎng)。簡(jiǎn)諧振動(dòng)圖象與簡(jiǎn)諧橫波圖象的
13、列表比較:簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧橫波圖象坐橫坐標(biāo)時(shí)間介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置標(biāo)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(duì)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)刻的振介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn) 在同一時(shí)刻的振動(dòng)位移動(dòng)位移隨時(shí)間的變化原有圖形不變, 圖線(xiàn)隨時(shí)間原有波形沿波的傳播方向平移而延伸運(yùn)動(dòng)情況質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)波在介質(zhì)中勻速傳播; 介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧振動(dòng)2描述波的物理量波速、周期、波長(zhǎng):( 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(zhǎng) :在波動(dòng)中
14、,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(zhǎng)。結(jié)論:( 1)波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離恰好為波長(zhǎng)。由此: v= /T= f; =vT.波長(zhǎng)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(zhǎng)整數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn),振動(dòng)狀態(tài)總相同;相隔半波長(zhǎng)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(huà)法波的圖象中,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(zhǎng)??梢允侨我庹龜?shù)) 。因
15、此在計(jì)算中既可以使用方便。n 個(gè)周期波形向前推進(jìn) n 個(gè)波長(zhǎng)( n v= f,也可以使用 v=s/t ,后者往往更5介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)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(guò)的路程都是4A,在半個(gè)周期內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程都是 2A,但在四分之一個(gè)周期內(nèi)經(jīng)過(guò)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(kāi)始振動(dòng)的方向都和振源開(kāi)始振動(dòng)的方向相同?!纠?5】在均勻介質(zhì)中有一個(gè)振源S,它以 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(kāi)始時(shí)刻S 的速度方向向下,試畫(huà)出在t=0.03s 時(shí)刻的波形。解析:從開(kāi)始計(jì)時(shí)到t=0.03s 經(jīng)歷了 1.5 個(gè)vv周期,
16、波分別向左、右傳播1.5 個(gè)波長(zhǎng),該時(shí)1.20.80.400.4刻波源 S 的速度方向向上,所以波形如右圖所0.81.2示?!纠?6】 如圖所示是一列簡(jiǎn)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5 P解析:由已知,該波的波長(zhǎng)=4m ,波速,因此周期為T(mén)=;因v=20m/s 0/v=0.2s為波向右傳播,所以
17、t=0 時(shí)刻 P 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向向下; 0.75 T 0.17sT ,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,正在減小;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(zhǎng)、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(duì)應(yīng)的半周,再由波動(dòng)方向與振動(dòng)方向“頭頭相對(duì)、尾尾相對(duì)”來(lái)判斷。y如圖:y00xxy/ cm【例 7】如圖是一列沿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(zhǎng)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50P4x/m沿
18、y 軸負(fù)方向;Q 點(diǎn)的位移為5cm,速度為0 ,加速度方向沿 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y/cm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5內(nèi),質(zhì)點(diǎn) M 通過(guò)的路程為 _,位移為 _。00.2 0.4mx/解析:由圖:波長(zhǎng) =0.4m,又波速 v=2m/s ,可得:M周期 T=0.2s,所以質(zhì)點(diǎn) M 振動(dòng)了 12.5T。對(duì)于簡(jiǎn)諧振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)1T,通過(guò)的路程總是 4A;振動(dòng) 0.5T,通過(guò)的路程總是2A。所以,質(zhì)點(diǎn) M 通過(guò)的路程 12 4A+2A=250cm=2.5m 。質(zhì)點(diǎn) M 振動(dòng) 12.5T 時(shí)仍
19、在平衡位置。所以位移為 0。【例 9】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(wèn)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=v t) 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)刻的波形,畫(huà)另一時(shí)刻的波形。方
20、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)【例 10】如圖是一列向右傳播的簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形圖。波速 v=0.5m/s ,畫(huà)出該時(shí)刻7s 前及 7s 后的瞬時(shí)波形圖。y012x/m解析: =2m, v=0.5m/s, T =4 s.所以波在7s 內(nèi)傳播v的距離為 x=vt=3.5m=1 3 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)間為 13T。y44方法 1 :波形平移法:現(xiàn)有波形向右平移3 可得 7s
21、 后的波形; 0x/m4現(xiàn)有波形向左平移3 可得 7s 前的波形。4由上得到圖中 7s 后的瞬時(shí)波形圖(粗實(shí)線(xiàn))和7s 前的瞬時(shí)波形圖(虛線(xiàn)) 。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(qǐng)讀者試著自行分析畫(huà)出波形?!纠?11】如圖實(shí)線(xiàn)是某時(shí)刻的波形圖象,虛線(xiàn)是經(jīng)過(guò)0.2s時(shí)的波形圖象。求:y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04x/m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(méi)給出波的傳播方向,所以有兩種可能:向左傳
22、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=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1、2)t=nT+T/4得: T=4t/( 4n+1)=0.8 /( 4n+1 )(n=0 、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
23、+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 (4n+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=35 0.2m=7m=13 ,所以波向4左傳播。若 0.2s 小于一個(gè)周期,說(shuō)明波在0.2s 內(nèi)傳播的距離小于一個(gè)波長(zhǎng)。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
24、.8s;波速 v =5m/s.點(diǎn)評(píng):做此類(lèi)問(wèn)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(wèn)題:【例 12】一列波在介質(zhì)中向某一方向傳播,如圖是此波在某一時(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)?_;從波源起振開(kāi)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
25、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(jiǎn)諧橫波在知在 t=1s 時(shí),B 點(diǎn)第三次達(dá)到波峰(在1s 內(nèi)有三次達(dá)到波峰) 。則:B 點(diǎn)t=0時(shí)刻(開(kāi)始計(jì)時(shí))的波形圖,已周期為_(kāi)波速為_(kāi); D 點(diǎn)起振的方向?yàn)?_;在 t=_s時(shí)刻,此波傳到 D 點(diǎn);在 t=_s 和 t=_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(kāi)始在經(jīng)過(guò) 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(kāi)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(kāi)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=4.4s
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