有关机械波教案范文.doc

有关机械波教案范文 【例7】如图是一列沿x轴正方向传播的机械波在某时刻的波 形图。由图可知：这列波的振幅为5c，波长为4。此时刻 P点的位移为2.5c，速度方向为沿轴正方向，加速度方向 沿轴负方向；Q点的位移为5c，速度为0，加速度方 向沿轴正方向。 【例8】如图是一列波在t1=0时刻的波形，波的传播速度 为2/s，若传播方向沿x轴负向，则从t1=0到t2=2.5s的时间 内，质点M通过的路程为_，位移为_。 解析：由图：波长=0.4，又波速v=2/s，可得： 周期T=0.2s，所以质点M振动了12.5T。 对于简谐振动，质点振动1T，通过的路程总是4A；振动0.5T，通过的路程总是2A。 所以，质点M通过的路程124A+2A=250c=2.5。质点M振动12.5T时仍在平衡位置。 所以位移为0。 【例9】在波的传播方向上，距离一定的P与Q点之间只有一个波谷的四种情况，如图A、B、C、D所示。已知这四列波在同一种介质中均向右传播，则质点P能首先达到波谷的是（） 解析：四列波在同一种介质中传播，则波速v应相同。由T=/v得：TDTA=TBTC； 再结合波动方向和振动方向的关系得：C图中的P点首先达到波谷。 （3）两个时刻的波形问题：设质点的振动时间（波的传播时间）为t，波传播的距离为x。 则：t=nT+t即有x=n+x（x=vt）且质点振动nT（波传播n）时，波形不变。 根据某时刻的波形，画另一时刻的波形。 方法1：波形平移法：当波传播距离x=n+x时，波形平移x即可。 方法2：特殊质点振动法：当波传播时间t=nT+t时，根据振动方向判断相邻特殊点（峰点，谷点，平衡点）振动t后的位置进而确定波形。 根据两时刻的波形，求某些物理量（周期、波速、传播方向等） 【例10】如图是一列向右传播的简谐横波在某时刻的波形图。 已知波速v=0.5/s，画出该时刻7s前及7s后的瞬时波形图。 解析：=2，v=0.5/s，T=4s.所以波在7s内传播 的距离为x=vt=3.5=1质点振动时间为1T。 方法1波形平移法：现有波形向右平移可得7s后的波形； 现有波形向左平移可得7s前的波形。 由上得到图中7s后的瞬时波形图（粗实线）和7s前的瞬时波形图（虚线）。 方法2特殊质点振动法：根据波动方向和振动方向的关系，确定两个特殊点（如平衡点和峰点）在3T/4前和3T/4后的位置进而确定波形。请读者试着自行分析画出波形。 【例11】如图实线是某时刻的波形图象，虚线是经过0.2s 时的波形图象。求： 波传播的可能距离可能的周期（频率） 可能的波速若波速是35/s，求波的传播方向 若0.2s小于一个周期时，传播的距离、周期（频率）、波速。 解析： 题中没给出波的传播方向，所以有两种可能：向左传播或向右传播。 向左传播时，传播的距离为x=n+3/4=（4n+3）（n=0、1、2） 向右传播时，传播的距离为x=n+/4=（4n+1）（n=0、1、2） 向左传播时，传播的时间为t=nT+3T/4得：T=4t/（4n+3）=0.8/（4n+3）（n=0、1、2） 向右传播时，传播的时间为t=nT+T/4得：T=4t/（4n+1）=0.8/（4n+1）（n=0、1、2） 计算波速，有两种方法。v=x/t或v=/T 向左传播时，v=x/t=（4n+3）/0.2=（20n+15）/s.或v=/T=4（4n+3）/0.8=（20n+15）/s.（n=0、1、2） 向右传播时，v=x/t=（4n+1）/0.2=（20n+5）/s.或v=/T=4（4n+1）/0.8=（20n+5）/s.（n=0、1、2） 若波速是35/s，则波在0.2s内传播的距离为x=vt=350.2=7=1，所以波向左传播。 若0.2s小于一个周期，说明波在0.2s内传播的距离小于一个波长。则： 向左传播时，传播的距离x=3/4=3；传播的时间t=3T/4得：周期T=0.267s；波速v=15/s.向右传播时，传播的距离为/4=1；传播的时间t=T/4得：周期T=0.8s；波速v=5/s. 点评：做此类问题的选择题时，可用答案代入检验法。 （4）根据波的传播特点（运动状态向后传）确定某质点的运动状态问题： 【例12】一列波在介质中向某一方向传播，如图是此波在某一时刻的波形图，且此时振动还只发生在M、N之间，并知此波的周期为T，Q质点速度方向在波形中是向下的。则：波源是_；P质点的起振方向为_；从波源起振开始计时时，P点已经振动的时间为_。 解析：由Q点的振动方向可知波向左传播，N是波源。 由M点的起振方向（向上）得P质点的起振方向向上。振动从N点传播到M点需要1T，传播到P点需要3T/4，所以质点P已经振动的时间为T/4. 【例13】如图是一列向右传播的简谐横波在t=0时刻（开始计时）的波形图，已知在t=1s时，B点第三次达到波峰（在1s内B点有三次达到波峰）。则： 周期为_波速为_； D点起振的方向为_；在t=_s时刻，此波传到D点；在t=_s和t=_s时D点分别首次达到波峰和波谷；在t=_s和t=_s时D点分别第二次达到波峰和波谷。 解析： B点从t=0时刻开始在经过t=2.5T=1s第三次达到波峰，故周期T=0.4s. 由v=/T=10/s. D点的起振方向与介质中各质点的起振方向相同。在图示时刻，C点恰好开始起振，由波动方向可知C点起振方向向下。所以，D点起振方向也是向下。 从图示状态开始计时：此波传到D点需要的时间等于波从C点传播到D需要的时间，即：t=（454）/10=4.1s；D点首次达到波峰的时间等于A质点的振动状态传到D点需要的时间，即：t=（451）/10=4.4s；D点首次达到波谷的时间等于B质点的振动状态传到D点需要的时间，即：t=（453）/10=4.2s；D点第二次达到波峰的时间等于D点首次达到波峰的时间再加上一个周期，即：t=4.4s+0.4s=4.8s.D点第二次达到波谷的时间等于D点首次达到波峰的时间再加上一个周期，即：t=4.2s+0.4s=4.6s. 【例14】已知在t1时刻简谐横波的波形如图中实线所示；在时刻t2该波的波形如图中虚线所示。t2-t1=0.02s。求： （1）该波可能的传播速度。 （2）若已知T （3）若0.01s 解析：（1）如果这列简谐横波是向右传播的，在t2-t1内波形向右匀速传播了，所以波速=100（3n+1）/s（n=0，1，2，）；同理可得若该波是向左传播的，可能的波速v=100（3n+2）/s（n=0，1，2，） （2）P质点速度向上，说明波向左传播，T （3）“Q比R先回到平衡位置”，说明波只能是向右传播的，而0.01s 三、声波 1空气中的声波是纵波。 2空气中的声速可认为是340/s，水中的声速是1450/s，铁中的声速是5400/s。 3人耳可以听到的声波的频率范围是20Hz-20000Hz。频率低于20Hz的声波叫次声波，频率高于20000Hz的声波叫超声波。 4人耳只能区分开相差0.1s以上的两个声音。 5声波也能发生反射、干涉和衍射等现象。声波的共振现象称为声波的共鸣。 四、针对训练 1（xx年全国理综卷）一列简谐横波沿x轴负方向传播，图1是t=1s时的波形图，图2是波中某振动质元位移随时间变化的振动图线（两图用同一时间起点），则图2可能是图1中哪个质元的振动图线？ Ax=0处的质元Bx=1处的质元 Cx=2处的质元Dx=3处的质元 2图中是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O为波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是： A此时能明显观察到波的衍射现象； B挡板前后波纹间距离相等； C如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象； D如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象。 3（xx年广东、广西卷）一列在竖直方向振动的简谐横波，波长为，沿x轴正方向传播.某一时刻，在振动位移向上且大小等于振幅一半的各点中，任取相邻的两点P1、P2，已知P1的x坐标小于P2的x坐标. A.若，则P1向下运动，P2向上运动 B.若，则P1向上运动，P2向下运动 C.若，则P1向上运动，P2向下运动 D.若，则P1向下运动，P2向上运动 4如图所示，一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点，相距14.0，b点在a点的右方.当一列简谐横波沿此绳向右传播时，若a点的位移达到正极大时，b点的位移恰为零，且向下运动.经过1.00s后，a点的位移为零，且向下运动，而b点的位移恰达到负极大.则这简谐横波的波速可能等于 A.14/sB.10/sC.6/sD.4.67/s 5简谐横波在某时刻的波形图线如图所示，由此图可知 A若质点a向下运动，则波是从左向右传播的 B若质点b向上运动，则波是从左向右传播的 C.若波从右向左传播，则质点c向下运动 D若波从右向左传播，则质点d向上运动 6如图所示，O是波源，a、b、c、d是波传播方向上各质点的平衡位置，且Oa=ab=bc=cd=3，开始各质点均静止在平衡位置，t=0时波源O开始向上做简谐运动，振幅是0.1，波沿Ox方向传播，波长是8，当O点振动了一段时间后，经过的路程是0.5，各质点运动的方向是 Aa质点向上Bb质点向上Cc质点向下Dd质点向下 7如图在x平面内有一沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为1/s，振幅为4c，频率为2.5Hz.在t=0时刻，P点位于其平衡位置上方最大位移处，则距P为0.2的Q点（见图） A在0.1s时的位移是4cB在0.1s时的速度最大 C在0.1s时的速度向下D在0到0.1s时间内的路程是4c 8一列简谐横波，在t=0时刻的波形如图8-13所示，自右向左传播，已知在t1=0.7s时，P点出现第二次波峰（0.7s内P点出现两次波峰），Q点的坐标是（-7，0），则以下判断中正确的是 A质点A和质点B在t=0时刻的位移是相等的 B在t=0时刻，质点C向上运动 C.在t2=0.9s末，Q点第一次出现波峰 D在t3=1.26s末，Q点第一次出现波峰 9如图所示，一列沿x正方向传播的简谐横波，波速大小为0.6/s，P点的横坐标为96c，从图中状态开始计时，求： （1）经过多长时间，P质点开始振动，振动时方向如何？ （2）经过多少时间，P质点第一次到达波峰？ 参考答案： 1A2ABC3AC4BD 5BD6A7BD8BC 9解析：开始计时时，这列波的最前端的质点坐标是24c，根据波的传播方向，可知这一点沿轴负方向运动，因