2020高中物理 第12章 章末復(fù)習(xí)課學(xué)案 -4

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE10-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精章末復(fù)習(xí)課［體系構(gòu)建］［核心速填］一、機(jī)械波的形成1．形成：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播．2．條件：波源、介質(zhì)二者缺一不可．3．原因:介質(zhì)中相鄰質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用力．4．波和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的關(guān)系：有振動(dòng)不一定有機(jī)械波，有機(jī)械波一定有振動(dòng)．5．特點(diǎn)：傳播的是振動(dòng)形式、能量和信息，質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移．6．分類：按機(jī)械波傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的關(guān)系分為橫波和縱波．二、描述波的物理量1．波長(zhǎng)λ:一個(gè)周期波傳播的距離，體現(xiàn)了空間周期性．2．周期T：波源的振動(dòng)周期，時(shí)間的周期性．3．頻率f:波源的振動(dòng)頻率或波形每秒鐘重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)．4．波速v：v＝eq\f(Δx，Δt)。5．各物理量的關(guān)系：v＝eq\f(λ,T）或v＝λf。三、波的圖象1．形成：前面的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后面的質(zhì)點(diǎn),把振動(dòng)傳播出去．2．坐標(biāo):橫軸表示平衡位置，縱軸表示位移．3．獲得的信息：(1）各質(zhì)點(diǎn)的位移大小和方向;(2)各質(zhì)點(diǎn)振幅；(3）波長(zhǎng)；(4）波的傳播方向．四、波的一些現(xiàn)象1．衍射：繞過障礙物或孔繼續(xù)傳播．2．干涉：兩列相干波在空間的疊加．3．多普勒效應(yīng)：觀察者與波有相對(duì)波動(dòng),觀察到的頻率發(fā)生變化．4．反射和折射．波動(dòng)圖象和振動(dòng)圖象的綜合分析1．區(qū)別和聯(lián)系波的圖象表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移情況，從波的圖象上可直接讀出振幅和波長(zhǎng)．隨著時(shí)間的推移，波的圖象將沿波速方向勻速移動(dòng)．振動(dòng)圖象表示單個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律，由振動(dòng)圖象上可直接讀出振幅、周期和任意時(shí)刻的振動(dòng)方向，隨著時(shí)間的推移,振動(dòng)圖象繼續(xù)延伸，原有圖象保持不變．2．由波的圖象畫振動(dòng)圖象給出波的圖象，已知波的傳播方向時(shí),可粗略畫出任一點(diǎn)的振動(dòng)圖象（周期T未知)．如果能再給出波速便可準(zhǔn)確畫出任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象．3．由振動(dòng)圖象畫波的圖象這類問題一般見到的情況是：給出振動(dòng)圖象和波的傳播方向，便可畫出任一時(shí)刻的波形圖；或是給出兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，加上兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置的間距和波源方位，便可畫出多種情況下的波形圖．【例1】圖(a)為一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝0。10s時(shí)刻的波形圖，P是平衡位置在x＝1。0m處的質(zhì)點(diǎn)，Q是平衡位置在x＝4。0m處的質(zhì)點(diǎn);圖(b）為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象．下列說法正確的是(）（a）(b)A．在t＝0。10s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q向y軸正方向運(yùn)動(dòng)B．在t＝0。25s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向與y軸正方向相同C．從t＝0.10s到t＝0.25s，該波沿x軸負(fù)方向傳播了6mD．從t＝0。10s到t＝0。25s，質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為30cmE．質(zhì)點(diǎn)Q簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y＝0。10sin10πt（國際單位制)BCE[由y。t圖象可知，t＝0.10s時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由y。t圖象可知,波的振動(dòng)周期T＝0。2s，由y-x圖象可知λ＝8m，故波速v＝eq\f（λ，T）＝40m/s，根據(jù)振動(dòng)與波動(dòng)的關(guān)系知波沿x軸負(fù)方向傳播，則波在0。10s到0.25s內(nèi)傳播的距離Δx＝vΔt＝6m，選項(xiàng)C正確;其波形圖如圖所示，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的位移沿y軸負(fù)方向，而回復(fù)力、加速度方向沿y軸正方向，選項(xiàng)B正確；Δt＝0.15s＝eq\f(3,4)T,質(zhì)點(diǎn)P在其中的eq\f（1，2)T內(nèi)路程為20cm，在剩下的eq\f（1,4）T內(nèi)包含了質(zhì)點(diǎn)P通過最大位移的位置，故其路程小于10cm，因此在Δt＝0。15s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P通過的路程小于30cm,選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由y。t圖象可知質(zhì)點(diǎn)Q做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y＝0。10sineq\f（2π，0.2)t(m）＝0。10sin10πt（m），選項(xiàng)E正確．］1．一列簡(jiǎn)諧波在t＝eq\f(1，3)s時(shí)的波形圖如圖（a）所示，P、Q是介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)．圖（b）是質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象．求（1)波速及波的傳播方向;（2)質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置的x坐標(biāo)．(a）（b）[解析］(1）由圖(a）可以看出，該波的波長(zhǎng)為λ＝36cm ①由圖（b）可以看出,周期為T＝2s ②波速為v＝eq\f(λ,T）＝18cm/s ③由圖（b）知，當(dāng)t＝eq\f(1,3)s時(shí)，Q點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，結(jié)合圖（a)可得，波沿x軸負(fù)方向傳播．(2)設(shè)質(zhì)點(diǎn)P、Q平衡位置的x坐標(biāo)分別為xP、xQ。由圖（a)知,x＝0處y＝－eq\f(A,2)＝Asin（－30°)，因此xP＝eq\f（30°,360°)λ＝3cm ④由圖(b）知,在t＝0時(shí)Q點(diǎn)處于平衡位置，經(jīng)Δt＝eq\f(1，3)s,其振動(dòng)狀態(tài)向x軸負(fù)方向傳播至P點(diǎn)處，由此及③式有xQ－xP＝vΔt＝6cm ⑤由④⑤式得,質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置的x坐標(biāo)為xQ＝9cm. ⑥[答案］（1）18cm/s沿x軸負(fù)方向傳播（2）9cm波動(dòng)問題的多解1．由于波的傳播雙向性而導(dǎo)致多解雙向性是指波沿x軸正、負(fù)兩方向傳播時(shí)，若正、負(fù)兩方向傳播的時(shí)間之和等于周期的整數(shù)倍，則正、負(fù)兩方向傳播的那一時(shí)刻波形相同．2．由于波的時(shí)間周期性而導(dǎo)致多解波的時(shí)間周期性是指每經(jīng)過一個(gè)周期T，同一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)狀態(tài)相同,波的形狀也相同；每經(jīng)過半個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)狀態(tài)相反，波的形狀也相反．因此在波的傳播過程中，經(jīng)過整數(shù)倍周期時(shí),波形圖線相同．3．由于波的空間周期性而導(dǎo)致多解波的空間周期性是指每經(jīng)過一個(gè)波長(zhǎng)λ,波的形狀相同，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)狀態(tài)也相同；每經(jīng)過半個(gè)波長(zhǎng)，波的形狀相反，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)狀態(tài)也相反．因此在波的傳播方向上相距為波長(zhǎng)整數(shù)倍距離的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況相同．4．兩質(zhì)點(diǎn)間關(guān)系不確定形成多解在波的傳播方向上，如果兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離不確定或者兩者相位之間關(guān)系不確定，就會(huì)形成多解．若不能聯(lián)想到所有可能的情況,就會(huì)出現(xiàn)漏解．【例2】一列橫波的波形如圖所示，實(shí)線表示t1＝0時(shí)刻的波形圖,虛線表示t2＝0。05s時(shí)刻的波形圖，則：（1)若2T＞t2－t1＞T,波速可能為多大？(T為周期）(2）若T＜t2－t1，并且波速為360m/s，則波向哪個(gè)方向傳播？[解析](1）由圖象可知：若波向右傳播，則在Δt＝0.05s內(nèi)波傳播的距離為Δx＝10m.則波速v1＝eq\f(Δx,Δt）＝eq\f（10,0。05）m/s＝200m/s。若波向左傳播，則在Δt＝0。05s內(nèi)波傳播的距離為Δx＝14m。則波速v2＝eq\f（Δx,Δt）＝eq\f(14，0。05）m/s＝280m/s。(2）由圖象可知：波長(zhǎng)λ＝8m.在Δt＝0。05s內(nèi)波傳播的距離為Δx＝vΔt＝360×0。05m＝18m.則Δx＝eq\f(18，8)λ＝2λ＋eq\f(1,4)λ,所以波向右傳播．[答案]（1）見解析（2）向右［一語通關(guān)］此題是由波的傳播方向?qū)е碌亩嘟猓詰?yīng)該先假設(shè)一個(gè)傳播方向，再由已知條件求解.2．一列簡(jiǎn)諧橫波沿水平方向向右傳播,M、N為介質(zhì)中相距Δx的兩質(zhì)點(diǎn)，M在左，N在右．t時(shí)刻,M、N均通過平衡位置，且M、N之間只有一個(gè)波峰，經(jīng)過Δt時(shí)間N質(zhì)點(diǎn)恰處于波峰位置，求這列波的波速．［解析]由題意可知t時(shí)刻的波形可能有四種情況，如圖所示．對(duì)(a）圖,N質(zhì)點(diǎn)正經(jīng)過平衡位置向上振動(dòng)，則Δt可能為eq\f（T,4)，eq\f（5T，4）,eq\f（9T,4)…，即Δt＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1（n＋\f(1,4)））T(n＝0,1,2…),則v0＝eq\f(λ，T）＝eq\f（2Δx，T），所以va＝eq\f（\b\lc\（\rc\)(\a\vs4\al\co1（n＋\f(1，4