学沪科版选修34 2.2有关机械波的案例分析 课件（4）（29张）.ppt

2 3机械波的案例分析 一 用图像描述机械波1 波的图像 在平面直角坐标系中 用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的 用纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的 连接各位移矢量的末端 得出的曲线即为波的图像 平衡 位置 位移 2 简谐波 如果波的图像是 这样的波叫做正弦波 也叫简谐波 介质中有正弦波时 介质的质点在做 3 波形曲线表示介质中的 在某一时刻的位移 而振动图像则表示介质中 在各个时刻的位移 正弦曲线 简谐运动 各个质点 一个质点 二 用频率 波长描述机械波1 频率和周期 在波动中 各个质点的振动周期或频率是 的 这个周期或频率也叫波的周期或频率 波的周期或频率又等于 它们完全是由 决定的 与 无关 波的周期t和频率f的关系是 相同 波源的周期或频率 波源 介质 2 波长 在波动中 对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离 在横波中 两个相邻 或两个相邻 之间的距离等于波长 一个周期中振动在介质中传播的距离 一个波长 波峰 波谷 等于 3 波长 频率与波速的关系 1 波速v 是指波传播的速度 即振动形式的传播速度 也就是能量的传播速度 波速是由 决定的 与波的 均无关 在同一种均匀介质中 温度恒定情况下 波速是 2 三者的关系是 或 介质的性质 振幅 波长 周期 频率 一个定值 v f 想一想有同学说 波的周期就等于介质中质点的振动周期 波的传播速度就等于介质中质点的振动速度 这种说法对吗 为什么 提示 波的周期就等于质点的振动周期说法正确 波的传播速度就等于质点的振动速度说法错误 比如在同一均匀介质中传播的简谐波波速大小保持不变 而介质中的质点在各自的平衡位置附近做简谐运动 速度变化 三 应用图像可以解决的问题1 根据图像可以求 2 根据图像可以求 3 根据图像可以求任意一个质点在该时刻的 4 在波的传播方向已知时可确定各质点在该时刻的 5 可以确定各质点在该时刻的 波长 振幅 位移 振动方向 加速度方向 下图是一列横波某时刻t0的波形图 试根据波形图回答下列问题 1 该时刻加速度最大的质点有哪几个 2 速度最大的质点有哪几个 3 振动方向相同的质点有哪些 这些点的分布有什么规律 4 如果这列波沿x轴负方向传播 质点3受到的合外力方向如何 变式训练1 如图所示的是一列简谐波在某一时刻的波形图像 下列说法中正确的是 a 质点a c e g i在振动过程中位移总是相同b 质点b f在振动过程中位移总是相同c 质点d h的平衡位置间的距离是一个波长d 质点a i在振动过程中位移总是相同 它们的平衡位置间的距离是一个波长 1 波长的确定 1 根据定义确定 在波动中 振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离等于一个波长 波在一个周期内传播的距离等于一个波长 2 根据波动图像确定 在波动图像上 振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长 在波动图像上 运动状态 速度 总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长 在波动的图像上 两个相邻波峰 或波谷 间的距离为一个波长 3 根据公式 vt来确定 2 波长 波速和频率的决定因素 1 周期和频率 只取决于波源 波的周期和频率就是指波源的周期和频率 与v 无任何关系 当波从一种介质进入另一种介质时 波源没变 波的周期和频率不会发生变化 如花样游泳运动员在水面上 下听到的乐音是相同的 2 速度v 决定于介质的物理性质 同一种均匀介质 物理性质相同 波在其中传播的速度恒定 波速与机械波的频率无关 如音乐会上 不同频率的音乐同时到达听众的耳朵 在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点 相邻两质点间的距离均为l 如图甲所示 一列横波沿该直线向右传播 t 0时到达质点1 质点1开始向下运动 经过时间 t第一次出现如图乙所示的波形 求 1 该波的波长 2 质点振动的周期 3 该波的波速 思路点拨 解决此类问题的关键是能够从波形图中读出波长 并且能找到与周期t的关系 即波在一个周期内传播的距离为一个波长 再利用波速公式进行求解 答案 1 8l 2 2 t 3 3 12l t 变式训练2 2012 上海浦东高二检测 对公式v f的理解 以下说法中正确的是 a 由v f可知 波速与频率成正比b 波速v由介质决定 频率f由波源决定c 当波由一种介质进入另一种介质时 频率不变 波速 波长改变d v f适用于横波 不适用于纵波 解析 选bc v f中 f由波源的振动情况决定 v由介质决定与频率f无关 公式v f适用于一切波 学案导引1 波的传播方向和质点振动方向有联系吗 2 如何利用两方向间的关系进行判断 若p 在p下方 则p向下运动 如图所示 1 带动法 2 同侧法在波的图像上的某一点 沿竖直方向画出一个箭头表示质点运动方向 并设想在同一点沿水平方向画一个箭头表示波的传播方向 那么这两个箭头总是在曲线的同侧 如图所示 4 上下坡法沿波的传播方向看 上坡 的点向下运动 下坡 的点向上运动 简称 上坡下 下坡上 如图所示 2011 高考重庆卷 介质中坐标原点o处的波源在t 0时刻开始振动 产生的简谐波沿x轴正向传播 t0时刻传到l处 波形如图所示 下列能描述x0处质点振动的图像是 答案 c 变式训练3 简谐横波某时刻的波形图如图所示 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 经典案例 8分 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 波的多解问题 1 该波可能的传播速度 2 若已知t t2 t1 2t 且图中p质点在t1时刻的瞬时速度方向向上 求可能的波速 3 若0 01s t 0 02s 且从t1时刻起 图中q质点比r质点先回到平衡位置 求可能的波速 审题指导 解此题要注意波的双向性 周期性 并结合质点的振动情况分析求解 2 p质点速度向上 说明波向左传播 t t2 t1 2t 说明这段时间内波只可能是向左传播了11 6个波长 所以速度是唯一的 v 550m s 2分 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 t 0 02s 也就是t 0 02s 2t 所以这段时间内波只能向右传播7 6个波长 解也是唯一的 v 350m s 2分 答案 1 50 6n 1 或50 6n 5 n 0 1 2 2 550m s 3 350m s 借题发挥 由于波在传播过程中体现出时间上和空间上的周期性 所以在问题的求解上往往出现多解 造成多解的原因主要有