浙江省2018-2019版高中物理 第十二章 機械波章末整合提升學案 新人教版選修3-4.doc

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第十二章 機械波 章末整合提升 突破一　波的圖象反映的信息及其應用 從波的圖象可以看出： (1)波長λ；(2)振幅A；(3)該時刻各質點偏離平衡位置的位移情況；(4)如果波的傳播方向已知，可判斷各質點該時刻的振動方向以及下一時刻的波形；(5)如果波的傳播速度大小已知，可利用圖象所得的相關信息進一步求得各質點振動的周期和頻率：T＝，f＝。 【例1】 一列簡諧橫波在t＝0時刻的波形圖如圖1實線所示，從此刻起，經(jīng)0.1 s波形圖如圖1虛線所示，若波傳播的速度為10 m/s，則(　　) 圖1 A.這列波沿x軸正方向傳播 B.這列波的周期為0.4 s C.t＝0時刻質點a沿y軸正方向運動 D.從t＝0時刻開始質點a經(jīng)0.2 s通過的路程為0.4 m 解析　從題圖可以看出波長λ＝4 m，由已知波速v＝10 m/s，求得周期T＝0.4 s；經(jīng)0.1 s波傳播的距離x＝vΔt＝1 m，說明波沿x軸負方向傳播；t＝0時刻質點a沿y軸負方向運動；從t＝0時刻開始質點a經(jīng)0.2 s，即半個周期通過的路程為s＝2A＝0.4 m。 答案　BD 突破二　波的圖象與振動圖象的區(qū)別和聯(lián)系 面對波的圖象和振動圖象問題時可按如下步驟來分析： (1)先看兩軸：由兩軸確定圖象種類。 (2)讀取直接信息：從振動圖象上可直接讀取周期和振幅；從波的圖象上可直接讀取波長和振幅。 (3)讀取間接信息：利用振動圖象可確定某一質點在某一時刻的振動方向；利用波的圖象可進行波傳播方向與某一質點振動方向的互判。 (4)利用波速關系式：波長、波速、周期、頻率間一定滿足v＝＝λf。 【例2】 圖2甲為一列簡諧橫波在t＝0.1 s時刻的波形圖，P是平衡位置為x＝1 m處的質點，Q是平衡位置為x＝4 m處的質點，圖乙為質點Q的振動圖象，則(　　) 圖2 A.橫波的波長是8 m B.橫波的頻率是0.2 Hz C.質點P隨波遷移的速度大小為40 m/s D.t＝0.1 s時質點P正沿y軸正方向運動 解析　由波的圖象可知，橫波的波長是8 m，選項A正確；由質點Q的振動圖象可知，橫波的周期為0.2 s，頻率是5 Hz，選項B錯誤；質點P圍繞平衡位置振動，不隨波遷移，選項C錯誤；根據(jù)質點Q的振動圖象，t＝0.1 s時刻，質點Q正沿y軸負方向運動，說明波沿x軸負方向傳播。t＝0.1 s時質點P正沿y軸正方向運動，選項D正確。 答案　AD 突破三　波動問題的多解性 波在傳播過程中，由于空間周期性、時間周期性和傳播方向的雙向性而引起多解，解決這類問題要注意下列情況： (1)波的空間周期性：在波的傳播方向上，相距為波長整數(shù)倍的質點的振動情況相同。 (2)波的時間周期性：由波的傳播特性可知，經(jīng)過整數(shù)倍個周期，波的圖象相同。 (3)波的傳播方向的雙向性：若根據(jù)題中條件無法確定波的傳播方向，在解題時要注意考慮波的傳播方向可以有兩個方向。 【例3】 一列簡諧橫波t1時刻的波形如圖3中實線所示，t2時刻的波形如圖中虛線所示，已知Δt＝t2－t1＝0.5 s。問： 圖3 (1)這列波的傳播速度是多少？ (2)若波向左傳播，且3T＜Δt＜4T，波速是多大？ (3)若波速等于68 m/s，則波向哪個方向傳播？ 解析　(1)有兩組解：若波向右傳播，傳播距離s＝(n＋)λ，又有v右＝＝ m/s＝(16n＋4) m/s(n＝0，1，2，…)；若波向左傳播，傳播距離s′＝(n＋)λ，又有v左＝＝ m/s＝(16n＋12) m/s(n＝0，1，2，…)。 (2)因波向左傳播，且3T＜Δt＜4T，則必有3λ＜s′＜4λ，故n＝3，v左＝(16n＋12) m/s＝60 m/s。 (3)因波速v＝68 m/s，所以s＝vΔt＝680.5 m＝34 m＝(4＋)λ，故波向右傳播。 答案　(1)若波向右傳播，v右＝(16n＋4) m/s(n＝0，1，2，…)；若波向左傳播，v左＝(16n＋12) m/s(n＝0，1，2，…) (2)60 m/s　(3)向右