教科版高中物理选修(3-4)第二章《机械波》学案

1、最新教科版高中物理选修（3-4 ）第二章机械波学案一、波的形成及传播规律1波的形成及特点：波源把自己的振动方式通过介质的质点由近及远地传播 ,就形成了波(1) 质点只在自己的平衡位置附近振动,并不随波迁移；(2) 介质中每个质点的起振方向都和波源的起振方向相同；(3) 每个质点的振动周期都等于波的传播周期 ,质点振动一个周期波传播一个波长；(4) 波传播的是波源的振动形式和能量, 也能传递信息2波长、周期、频率的关系：v fT ,其中波速v 与介质有关因波传播的是波源的振1 / 4动形式 ,故当同一列波在不同种介质中传播时,波的周期和频率不发生变化例 1在 xOy 平面内有一列沿x 轴正方向传

2、播的简谐横波,波速为 2 m/s,振幅为 A.M 、 N 是位于平衡位置且相距2 m 的两个质点 ,如图 1 所示在t 0 时 ,M 通过其平衡位置沿y 轴正方向运动 ,N 位于其平衡位置上方最大位移处已知该波的周期大于1 s则 ()图 15A 该波的周期为3 sB在 t 13 s 时 ,N 的速度一定为2 m/sC从 t 0 到 t 1 s,M 向右移动了2 m12D从 t3 s 到 t 3 s,M 的动能逐渐增大二、波动图像反映的信息及其应用从波动图像中可以看出：(1) 波长 ； (2)振幅 A ； ( 3)该时刻各质点偏离平衡位置的位移情况；(4)如果波的传播方向已知 ,可判断各质点该时

3、刻的振动方向以及下一时刻的波形；(5)如果波的传播速度大小已知,可利用图像所得的相关信息进一步求得各质点振动的周期和频v率： T,f .v例 2如图 2 所示的横波正在沿x 轴正方向传播 ,波速为 0.5 m/s.请回答下列问题：图 2(1)P 点此时速度方向如何？加速度方向如何？(2) 质点 K 和 P 哪个先回到平衡位置？(3) 经过半个周期 ,质点 L 的位移和路程分别等于多少？波传播的距离是多少？(4) 请画出此波经过 1 s 后的波形曲线三、波动图像与振动图像的区别和联系面对波的图像和振动图像问题时可按如下步骤来分析：(1) 先看两轴：由两 轴确定图像种类(2) 读取直接信息：从振动

4、图像上可直接读取周期和振幅；从波的图像上可直接读取波长和振幅(3) 读 取间接信息：利用振动图像可确定某一质点在某一时刻的振动方向；利用波的图像可进行波传播方向与某一质点振动方向的互判(4) 利用波速关系式：波长、波速、周期间一定满足v /T f.例 3(2014 新课标 34(1) 图 3(a)为一列简谐横波在t 0.10 s 时刻的波形图,P 是平衡位2 / 4置在x 1.0 m 处的质点 ,Q 是平衡位置在x 4.0 m 处的质点；图(b) 为质点Q 的振动图像下列说法正确的是_图 3A 在 t 0.10 s 时 ,质点 Q 向 y 轴正方向运动B在 t 0.25 s 时 ,质点 P 的

5、加速度方向与y 轴正方向相同C从 t 0.10 s 到 t0.25 s,该波沿 x 轴负方向传播了6 mD从 t 0.10 s 到 t 0.25 s,质点 P 通过的路程为30 cmE质点 Q 简谐运动的表达式为y 0.10 sin 10国际t(单位制 )四、波动问题的多解性波在传播过程中 ,由于空间周期性、时间周期性和传播方向的双向性而引起多解 ,解决这类问题要注意下列情况：1波的空间周期性：在波的传播方向上,相距为波长整数倍的质点的振动情况相同2波的时间周期性：由波的传播特性可知,经过整数倍个周期,波的图像相同3波的传播方向的双向性：若根据题中条件无法确定波的传播方向,在解题时要注意考虑波

6、的传播方向可以有两个方向例 4如图 4 所示 ,实线是某时刻的波形图线,虚线是 0.2 s 后的波形图线图 4(1) 若波向左传播 ,求它传播的距离及最小距离；(2) 若波向右传播 ,求它的周期及最大周期；(3) 若波速为 35 m/s,求波的传播方向(3) xvt35 0.2 m 7 m ( 3) m, 所以波向左传播针对训练如图 5 所示 ,简谐横波在t 时刻的波形如实线所示,经过 t 3 s,其波形如虚线所示已知图中 x1 与 x2 相距 1 m, 波的周期为T,且 2T t 4T.则可能的最小波速为_ m/s, 最小周3 / 4期为 _ s.图 51 (波的 图像 )沿 x 轴正方向传

7、播的一列简谐横波在t 0时刻的波形如图6 所示 ,M 为介质中的一个质点 ,该波的传播速度为40 m/s,则 t140 s 时 ()图 6A 质点 M 对平衡位置的位移一定为负值B质点 M 的 速度方向与对平衡位置的位移方向相同C质点 M 的加速度方向与速度方向一定相同D质点 M 的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反2 (波动图像与振动图像)某波源S 发出一列简谐横波,波源S 的振动图像如图7 所示 ,在波的传播方向上有A 、 B 两点 ,它们到 S 的距离分别为45 m 和 55 m测得A 、 B 两点开始振动 的时间间隔为1.0 s由此可知图 7波长 _ m；当 B 点离开平衡位置的位移为6 cm 时 ,A 点离开平衡位置的位移是_ cm.3 (波动问题的多解性)一列简谐横波沿直线由a 向 b 传播 ,相距