【创新设计】2014-2015学年高中物理 第二章 机械波 章末整合课件 教科版选修3-4

答案 见解析
分类突破 针对训练3 如图6所示，简谐横波在t时刻的 波形如实线所示，经过Δt＝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<Δt<4T.则可能的最小波速为 ________ m/s，最小周期为________ s.

图6
分类突破
1 解析 由题图可知波长为λ＝7 m．若波向右传播，则Δt＝ T＋ 7 Δt nT，故T＝ ，结合题目可知n＝2,3；若波向左传播，则Δt＝ 1 n＋ 7 6 Δt T＋mT，故T＝ ，结合题目可知m＝2,3.当波向右传播， 7 6 m＋ 7 7 且n＝2时，周期T最大，为T＝ s，波速最小，最小波速为v＝ 5 λ 7 ＝ m/s＝5 m/s.当波向左传播，且m＝3时，周期最小，最小 T 7 5 7 周期为T＝ s. 9 7 答案 5 9
分类突破 【例2】 图3甲为一列简谐波在某一时刻的 波形图，Q、P是波上的质点，图乙为质点P 以此时刻为计时起点的振动图像，从该时刻 起，下列说法中正确的是 ( )

图3
分类突破 A．经过0.05 s时，质点Q的加速度大于质点P 的加速度 B．经过0.05 s时，质点Q的加速度小于质点 P 的加速度 1 C ．经过 0.1 s 时，质点 Q 的运动方向沿 y 轴负方 解析 由图乙可知，质点的振动周期T＝0.2 s，经过0.05 s，即 4 向 周期，质点P到达负向的最大位移处，而此时质点Q处在正的某 D．经过0.1 s时，质点Q的运动方向沿y轴正方 1 一位移处，位移越大，加速度越大，故 B正确；经过0.1 s，即 向 2

解析
由波动图像可知，横波的波长是8 m，
选项 A正确；由质点 Q的振动图像可知，横波 的周期为0.2 s，频率是5 Hz，选项B错误；质 点 P 围绕平衡位置振动，不随波迁移，选项 C
错误；根据质点Q的振动图像，t＝0.10 s时刻，
分类突破 三、波动问题的多解性 波动问题出现多解性的原因： (1)空间周期性：波在均匀介质中传播时， 传播的距离Δx＝nλ＋x0(n＝0,1,2„„)，式中λ 为波长， x0 表示传播距离中除去波长的整数 倍部分后余下的那段距离． (2)时间周期性：波在均匀介质中传播的时 间Δt＝nT＋t0(n＝0,1,2„„)，式中T表示波的 周期，t0表示总时间中除去周期的整数倍部分 后余下的那段时间．
分类突破
一、波动图像反映的信息及其应用 从波动图像可以看出： (1)波长λ；(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 v λ 周期和频率：T＝ ，f＝ . v λ


分类突破
(3) 传播方向的双向性：本章中我们解决的都 是仅限于波在一条直线上传播的情况，即有 沿x轴正方向或负方向传播的可能． (4) 介质中质点间距离与波长的关系的不确定 性：已知两质点平衡位置间的距离及某一时 刻它们所在的位置，由于波的空间周期性， 则两质点存在着多种可能波形．做这类题时， 可根据题意，在两质点间先画出最简波形， 然后再做一般分析，从而写出两质点间的距 离与波长关系的通式．

分类突破 解析 从图中可以看出波长等于4 m，由已知 得波速等于 10 m/s ，周期 T ＝ 0.4 sB 正确；经 0.1 s波形图如图2虚线所示，说明波沿x轴负方 向传播A正确；t＝0时刻质点 a沿y轴负方向运 动；从 t＝0时刻开始质点 a经0.2 s，即半个周 期通过的路程为0.4 mD正确；由y＝Asin(ωt＋ φ)易得E正确． 答案 ABDE
分类突破
解析 由图可知波长λ＝4 m，当0至6 m范围第一次出现图示简 谐波，说明x＝4 m处的质点第1次位于波峰位置，所以波传播
3 的时间t＝T＋ T＝0.7 s，则周期T＝0.4 s，选项A正确，B错 4 4m λ 误；由v＝ 得波速v＝ ＝10 m/s，选项C错误；波向右传 T 0.4 s 播，由“上下坡”法可判断出t＝0.7 s时，x轴上3 m处的质点振 动方向沿－y方向，选项D错误

分类突破



二、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3】 如图5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5


(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；
分类突破
解析 (1)由题图知，λ＝4 m，若波向左传播，传播的距离的可 3 能值为Δx＝nλ＋ λ＝(4n＋3) m(n＝0,1,2，„) 4 最小距离为Δxmin＝3 m
1 (2)若波向右传播，Δx＝nλ＋ λ ＝(4n＋1) 4 1 用时间为Δt＝n＋ T＝0.2 4
m(n＝0,1,2，„)，所
0.8 s，故T＝ s(n＝0,1,2，„)，所 4n＋1
以Tmax＝0.8 s. (3)Δx＝v·Δt＝35×0.2 m＝7 m＝(λ＋3) m，所以波向左传播．
分类突破
【例1】 振源O起振方向沿－y方向，从振源O起振时开始计 时，经t＝0.7 s，x轴上0至6 m范围第一次出现如图1所示简 谐波，则 A．此波的周期一定是0.4 s 7 B．此波的周期可能是 s 15 60 C．此列波的波速为 m/s 7 ( )
图1 D．t＝0.7 s时，x轴上3 m处的质点振动方向沿＋y方向

答案 A
分类突破 针对训练1 一列简谐横波在t＝0时刻的波形 图如图2实线所示，从此刻起，经0.1 s波形图 如图2虚线所示，若波传播的速度为10 m/s， 则 ( )

图2
分类突破 A．这列波沿x轴负方向传播 B．这列波的周期为0.4 s C．t＝0时刻质点a沿y轴正方向运动 D．从t＝0时刻开始质点a经0.2 s通过的路程为 0.4 m E．x＝2 m处的质点的位移表达式为y＝ 0.2sin(5πt＋π)(m)

周期，质点Q在从正位移回到平衡位置的途中，运动方向沿y轴 负方向，故C正确． 答案 BC
分类突破 针对训练2 图4甲为一列简谐横波在t＝0.10 s 时刻的波形图，P是平衡位置为x＝1 m处的质 点，Q是平衡位置为x＝4 m处的质点，图乙为 质点Q的振动图像，则 ( )

图4
分类突破 A．横波的波长是8 m B．横波的频率是0.2 Hz C．质点P随波迁移的速度大小为40 m/s D．t＝0.10 s时质点P正沿y轴正方向运动
高中物理· 选修3-4· 教科版
第二章 机械波
章末整合
网络构建
形成条件：波源和介质 波的形成形成原因：介质与介质间有相互作用力 波的实质：传递振动形式、能量和信息 横波：振动方向与传播方向垂直 波的分类 纵波：振动方向与传播方向平行 描述波的 波长 λ v 物理量波速v：v＝λf或λ＝ f v由介质决定 频率f或周期Tf由振源决定 机械波 物理意义 波的图像从波动图像可获得的信息 与振动图像的区别 波的反射：波从两种介质的界面上返回原介质 波的折射：波从一种介质进入另一种介质时要改变传播方向 波的现象波的干涉：两列波在相遇的区域内叠加而成 波的衍射：波绕过障碍物或孔继续传播 多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率会发生变化