2017-2018学年高中物理第2章机械波第1节波的形成和描述教学案鲁科版选修3-4

向传播,此时刻质点P正向y轴正方向运动,经1/4周期后运动到最高点,速度变为零,故D正确。

对应学生用书

P18

机械波的形成及特点 [典题例析] 1.如图2-1-6所示,是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿直线方向做简谐运动,带动2,3,4,…各个质点依次上下振动,把振动从绳的左端传到右端。已知t=0时,质点1开始向上运动,t=时,1到达最上方,5开始向上运动。问:

4

T

图2-1-6

(1)t=时,质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何?

23T(2)t=时,质点8、12、16的运动状态如何?

4[思路点拨] 画该时刻波形―→确定质点运动状态 解析:各质点在各时刻的情况。如图所示。

T

(1)由甲图可知,t=时,质点8未达到波峰,正在向上振动,质点12、16未振动。

23T(2)由乙图可知,t=时,质点8正在向下振动,质点12向上振动,质点16未振动。

4答案:见解析

[探规寻律]

(1)“带动”“重复”“滞后”可以描述机械波的形成过程及特点。即前一质点“带动”后一质点振动,后一质点“重复”前一质点的振动形式,并且其振动总要“滞后”前一质点一段时间。

T(2)介质中质点开始振动的方向均与振源开始振动的方向相同。

(3)振动是波的起因,波是振动的传播,有波一定有振动,有振动不一定有波动。

[跟踪演练]

如图2-1-7所示,沿水平方向的介质中的部分质点,每相邻两质点的距离相等,其中O为波源,设波源的振动周期为T,从波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时,经质点1

4开始振动,则下列关于质点的振动和介质中的波的说法中不正确的是( ) .

图2-1-7

A.介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的,但图中质点9起振最晚 B.图中所画出的质点起振时间都是相同的,起振的位置和起振的方向是不同的 C.图中8的振动完全重复质点7的振动,只是质点8振动时通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点7通过相同的位置时落后

4

D.只要图中所有质点都已振动了,质点1与质点9的振动步调就完全一致,如果质点1发生的是第100次振动,则质点9发生的就是第98次振动

解析:选B 从题中可知,质点9是图中距波源最远的点,尽管与振源起振方向相同,但起振时刻最晚,故A正确,B错误;质点7与质点8比较,质点7是质点8的前质点,7、8质点间的振动步调相差,故C正确;质点9比质点1晚2T开始起振,一旦质点9起振后,

4质点1、9的振动步调就完全一致,故D正确。

认识波的图像 [典题例析] 2.一列简谐横波在t=0时的波形图如图2-1-8所示。介质中x=2 m 处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10 sin(5πt)cm。关于这列简谐波,下列说法正确的是( )

TTT

图2-1-8

A.周期为4.0 s C.传播方向沿x轴负向 [思路点拨]

B.振幅为20 cm D.传播速度为10 m/s

T=

2πω―→振动方程y=10 sin5πt确定0时刻P点振动方向―→

波传播

方向

2π2π

解析:由P点振动方程可求周期T== s=0.4 s,故A错误。由题图可知振幅

ω5π为10 cm,故B错误。由P点振动方程可知t=0时刻质点P振动方向沿y轴正方向,根据波形图可以判断波沿x轴正方向传播,故C错误。由波速公式得v==故D正确。

答案:D

[探规寻律]

(1)波动周期等于质点振动周期。

(2)由质点P振动方程y=10 sin(5πt)可知0时刻质点P沿y轴正向振动。

[跟踪演练]

一列简谐横波沿x轴传播,周期为T,t=0时刻的波形如图2-1-9所示。此时位于x=3 m处的质点正在通过平衡位置向上运动,若a、b两质点平衡位置的坐标分别为xa=2.5 m,

λ4

m/s=10 m/s,

T0.4

xb=5.5 m,则( )

图2-1-9

A.当a质点处在波峰时,b质点恰在波谷 B.t=时,a质点正在向y轴负方向运动

43TC.t=时,b质点正在向y轴负方向运动

4D.在某一时刻,a、b两质点的位移和速度可能相同

解析:选C 由题中波的图像可知,因x=3 m处的质点正在通过平衡位置向上运动,3

故波向x轴负方向传播,a、b两质点沿x轴方向相距3 m,为λ;则当a质点处在波峰时,

4

TTb质点恰好在平衡位置,则A错;波形曲线向左平移1 m,即可得时刻波的图像,a点处在

4

T3

下坡,则时刻a点应向上振动,B错误;同理可知,T时刻b质点向下振动;因为a、b44

3

两质点相距λ,所以速度和位移不可能相同。

4

对波动图像与振动图像的考查 [典题例析] 3.一列简谐横波,沿x轴正向传播,位于原点的质点的振动图像如图2-1-10甲所示,图乙为该波在某一时刻的波形图,A点位于x=0.5 m处。

图2-1-10

(1)该振动的振幅是________cm; (2)振动的周期是________s; (3)该波的传播速度是________m/s;

1

(4)在t等于周期时,位于原点的质点离开平衡位置的位移是________cm;

41

(5)经过周期后,A点离开平衡位置的位移是______cm。

2分清振动明确波动明确振动

[思路点拨] 图像与波→图像对应→图像对应

动图像的时刻的质点

解析:由振动图像可以看出该振动的振幅为A=8 cm,振动周期T=0.2 s。由振动图像可知在t=时,位于原点的质点刚好回到平衡位置,因而位移为零。由图乙可知,该波的

4波长λ=2 m,则波速v==因而位移为-8 cm。

答案:(1)8 (2)0.2 (3)10 (4)0 (5)-8

[探规寻律]

简谐波的图像与简谐运动图像的比较

Tλ2T m/s=10 m/s,经过后,A点刚好到达负的最大位移处,

T0.22

图像 不 同 点 研究的 内容 横坐标轴 简谐运动图像 简谐波的图像 一个质点的位移随时间的变化规律 某时刻参与波动的所有质点的空间分布规律 各质点平衡位置的坐标,可以读取波长λ 时间,可以读取周期T 纵坐标轴 不同时刻某一质点的位移 某一时刻各质点相对于平衡位置的位移 整个波形沿波的传播方向平移,不同时刻波形可能不同 抓拍的集体舞照片 正(余)弦曲线 振幅 图像变化 比喻 相 同 点 图像形状 纵坐标 最大值 图像随时间延伸,原有部分图形不变 单人舞的录像 正(余)弦曲线 振幅 [跟踪演练] (四川高考)如图2-1-11所示,甲为t=1 s时某横波的波形图像,乙为该波传播方向上某一质点的振动图像,距该质点Δx=0.5 m处质点的振动图像可能是( )

图2-1-11

图2-1-12

解析:选A 根据振动与波动的关系解决问题。

(法一)若波沿+x方向传播,则t=0时的波形图如图1虚线所示,则质点P的振动图像为题中乙图所示。距P点0.5 m的质点的位移y>0,且向下运动,或y<0,且向上运动;若波沿-x方向传播,则t=0时的波形图如图1虚线所示,则质点Q的振动图像为题中乙图所示。距Q点0.5 m的质点的位移y<0,且向上运动,或y>0,且向下运动。所以选项A正确。

联系客服:779662525#qq.com(#替换为@) 苏ICP备20003344号-4