2019-2020年高中物理 第2章 機(jī)械波教案 教科版選修3-4.doc

《2019-2020年高中物理 第2章 機(jī)械波教案 教科版選修3-4.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020年高中物理 第2章 機(jī)械波教案 教科版選修3-4.doc（14頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

2019-2020年高中物理 第2章 機(jī)械波教案 教科版選修3-4教學(xué)目標(biāo)：1掌握機(jī)械波的產(chǎn)生條件和機(jī)械波的傳播特點(diǎn)（規(guī)律）；2掌握描述波的物理量波速、周期、波長；3正確區(qū)分振動圖象和波動圖象，并能運(yùn)用兩個圖象解決有關(guān)問題4知道波的特性：波的疊加、干涉、衍射；了解多普勒效應(yīng)教學(xué)重點(diǎn)：機(jī)械波的傳播特點(diǎn)，機(jī)械波的三大關(guān)系（波長、波速、周期的關(guān)系；空間距離和時(shí)間的關(guān)系；波形圖、質(zhì)點(diǎn)振動方向和波的傳播方向間的關(guān)系）教學(xué)難點(diǎn)：波的圖象及相關(guān)應(yīng)用教學(xué)方法：講練結(jié)合，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)教學(xué)過程：一、機(jī)械波1機(jī)械波的產(chǎn)生條件：波源（機(jī)械振動）傳播振動的介質(zhì)（相鄰質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用力）。2機(jī)械波的分類機(jī)械波可分為橫波和縱波兩種。（1）質(zhì)點(diǎn)振動方向和波的傳播方向垂直的叫橫波，如：繩上波、水面波等。（2）質(zhì)點(diǎn)振動方向和波的傳播方向平行的叫縱波，如：彈簧上的疏密波、聲波等。分類質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波的傳播方向關(guān)系形狀舉例橫波垂直凹凸相間；有波峰、波谷繩波等縱波在同一條直線上疏密相間；有密部、疏部彈簧波、聲波等說明：地震波既有橫波，也有縱波。3機(jī)械波的傳播（1）在同一種均勻介質(zhì)中機(jī)械波的傳播是勻速的。波速、波長和頻率之間滿足公式：v=f。（2）介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動是在各自的平衡位置附近的簡諧運(yùn)動，是變加速運(yùn)動，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移。（3）機(jī)械波轉(zhuǎn)播的是振動形式、能量和信息。（4）機(jī)械波的頻率由波源決定，而傳播速度由介質(zhì)決定。4機(jī)械波的傳播特點(diǎn)（規(guī)律）：（1）前帶后，后跟前，運(yùn)動狀態(tài)向后傳。即：各質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動，起振方向由波源來決定；且其振動頻率（周期）都等于波源的振動頻率（周期），但離波源越遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動越滯后。（2）機(jī)械波傳播的是波源的振動形式和波源提供的能量，而不是質(zhì)點(diǎn)。5機(jī)械波的反射、折射、干涉、衍射一切波都能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射。特別是干涉、衍射，是波特有的性質(zhì)。（1）干涉 產(chǎn)生干涉的必要條件是：兩列波源的頻率必須相同。需要說明的是：以上是發(fā)生干涉的必要條件，而不是充分條件。要發(fā)生干涉還要求兩列波的振動方向相同（要上下振動就都是上下振動，要左右振動就都是左右振動），還要求相差恒定。我們經(jīng)常列舉的干涉都是相差為零的，也就是同向的。如果兩個波源是振動是反向的，那么在干涉區(qū)域內(nèi)振動加強(qiáng)和減弱的位置就正好顛倒過來了。干涉區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)是振動最強(qiáng)點(diǎn)還是振動最弱點(diǎn)的充要條件：最強(qiáng)：該點(diǎn)到兩個波源的路程之差是波長的整數(shù)倍，即=n最弱：該點(diǎn)到兩個波源的路程之差是半波長的奇數(shù)倍，即根據(jù)以上分析，在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi)，振動加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng)；振動減弱點(diǎn)始終減弱。至于“波峰和波峰疊加得到振動加強(qiáng)點(diǎn)”，“波谷和波谷疊加也得到振動加強(qiáng)點(diǎn)”，“波峰和波谷疊加得到振動減弱點(diǎn)”這些都只是充分條件，不是必要條件?！纠?】 如圖所示，S1、S2是兩個相干波源，它們振動同步且振幅相同。實(shí)線和虛線分別表示在某一時(shí)刻它們所發(fā)出的波的波峰和波谷。關(guān)于圖中所標(biāo)的a、b、c、d四點(diǎn)，下列說法中正確的有A該時(shí)刻a質(zhì)點(diǎn)振動最弱，b、c質(zhì)點(diǎn)振動最強(qiáng)，d質(zhì)點(diǎn)振動既不是最強(qiáng)也不是最弱 B該時(shí)刻a質(zhì)點(diǎn)振動最弱，b、c、d質(zhì)點(diǎn)振動都最強(qiáng)Ca質(zhì)點(diǎn)的振動始終是最弱的， b、c、d質(zhì)點(diǎn)的振動始終是最強(qiáng)的D再過T/4后的時(shí)刻a、b、c三個質(zhì)點(diǎn)都將處于各自的平衡位置，因此振動最弱解析：該時(shí)刻a質(zhì)點(diǎn)振動最弱，b、c質(zhì)點(diǎn)振動最強(qiáng)，這不難理解。但是d既不是波峰和波峰疊加，又不是波谷和波谷疊加，如何判定其振動強(qiáng)弱？這就要用到充要條件：“到兩波源的路程之差是波長的整數(shù)倍”時(shí)振動最強(qiáng)，從圖中可以看出，d是S1、S2連線的中垂線上的一點(diǎn)，到S1、S2的距離相等，所以必然為振動最強(qiáng)點(diǎn)。本題答案應(yīng)選B、C點(diǎn)評：描述振動強(qiáng)弱的物理量是振幅，而振幅不是位移。每個質(zhì)點(diǎn)在振動過程中的位移是在不斷改變的，但振幅是保持不變的，所以振動最強(qiáng)的點(diǎn)無論處于波峰還是波谷，振動始終是最強(qiáng)的?！纠?】 如圖所示表示兩列相干水波的疊加情況，圖中的實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷。設(shè)兩列波的振幅均為5 cm，且圖示的范圍內(nèi)振幅不變，波速和波長分別為1m/s和0.5m。C點(diǎn)是BE連線的中點(diǎn)，下列說法中正確的是 （ ）AC、E兩點(diǎn)都保持靜止不動B圖示時(shí)刻A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為20cmC圖示時(shí)刻C點(diǎn)正處于平衡位置且向水面上運(yùn)動D從圖示的時(shí)刻起經(jīng)0.25s，B點(diǎn)通過的路程為20cm解析：由波的干涉知識可知圖6中的質(zhì)點(diǎn)A、B、E的連線處波峰和波峰或波谷和波谷疊加是加強(qiáng)區(qū)，過D、F的連線處和過P、Q的連線處波峰和波谷疊加是減弱區(qū)。C、E兩點(diǎn)是振動的加強(qiáng)點(diǎn)，不可能靜止不動。所以選項(xiàng)A是錯誤的。在圖示時(shí)刻，A在波峰，B在波谷，它們振動是加強(qiáng)的，振幅均為兩列波的振幅之和，均為10cm，此時(shí)的高度差為20cm，所以B選項(xiàng)正確。A、B、C、E均在振動加強(qiáng)區(qū)，且在同一條直線上，由題圖可知波是由E處向A處傳播，在圖示時(shí)刻的波形圖線如右圖所示，由圖可知C點(diǎn)向水面運(yùn)動，所以C選項(xiàng)正確。 波的周期T=/v = 0.5s，經(jīng)過0.25s，即經(jīng)過半個周期。在半個周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的路程為振幅的2倍，所以振動加強(qiáng)點(diǎn)B的路程為20cm，所以D選項(xiàng)正確。點(diǎn)評： 關(guān)于波的干涉，要正確理解穩(wěn)定的干涉圖樣是表示加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的相對穩(wěn)定，但加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)還是在做振動，加強(qiáng)區(qū)里兩列波分別引起質(zhì)點(diǎn)分振動的方向是相同的，減弱區(qū)里兩列波分別引起質(zhì)點(diǎn)分振動的方向是相反的，發(fā)生變化的是振幅增大和減少的區(qū)別，而且波形圖沿著波的傳播方向在前進(jìn)。（2）衍射。波繞過障礙物的現(xiàn)象叫做波的衍射。能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是：障礙物或孔的尺寸比波長小，或者跟波長相差不多。（3）波的獨(dú)立傳播原理和疊加原理。獨(dú)立傳播原理：幾列波相遇時(shí)，能夠保持各自的運(yùn)動狀態(tài)繼續(xù)傳播，不互相影響。疊加原理：介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的位移、速度、加速度都等于幾列波單獨(dú)轉(zhuǎn)播時(shí)引起的位移、速度、加速度的矢量和。波的獨(dú)立傳播原理和疊加原理并不矛盾。前者是描述波的性質(zhì)：同時(shí)在同一介質(zhì)中傳播的幾列波都是獨(dú)立的。比如一個樂隊(duì)中各種樂器發(fā)出的聲波可以在空氣中同時(shí)向外傳播，我們?nèi)匀荒芊智迤渲懈鞣N樂器發(fā)出的不同聲波。后者是描述介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動情況：每個介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動是各列波在該點(diǎn)引起的運(yùn)動的矢量和。這好比老師給學(xué)生留作業(yè)：各個老師要留的作業(yè)與其他老師無關(guān)，是獨(dú)立的；但每個學(xué)生要做的作業(yè)卻是所有老師留的作業(yè)的總和。【例3】 如圖中實(shí)線和虛線所示，振幅、周期、起振方向都相同的兩列正弦波（都只有一個完整波形）沿同一條直線向相反方向傳播，在相遇階段（一個周期內(nèi)），試畫出每隔T/4后的波形圖。并分析相遇后T/2時(shí)刻疊加區(qū)域內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動情況。解析：根據(jù)波的獨(dú)立傳播原理和疊加原理可作出每隔T/4后的波形圖如所示。相遇后T/2時(shí)刻疊加區(qū)域內(nèi)abcde各質(zhì)點(diǎn)的位移都是零，但速度各不相同，其中a、c、e三質(zhì)點(diǎn)速度最大，方向如圖所示，而b、d兩質(zhì)點(diǎn)速度為零。這說明在疊加區(qū)域內(nèi)，a、c、e三質(zhì)點(diǎn)的振動是最強(qiáng)的，b、d兩質(zhì)點(diǎn)振動是最弱的。6多普勒效應(yīng)當(dāng)波源或者接受者相對于介質(zhì)運(yùn)動時(shí)，接受者會發(fā)現(xiàn)波的頻率發(fā)生了變化，這種現(xiàn)象叫多普勒效應(yīng)。學(xué)習(xí)“多普勒效應(yīng)”必須弄清的幾個問題：（1）當(dāng)波源以速率v勻速靠近靜止的觀察者A時(shí)，觀察者“感覺”到的頻率變大了。但不是“越來越大”。（2）當(dāng)波源靜止，觀察者以速率v勻速靠近波源時(shí)，觀察者“感覺”到的頻率也變大了。（3）當(dāng)波源與觀察者相向運(yùn)動時(shí)，觀察者“感覺”到的頻率變大。 （4）當(dāng)波源與觀察者背向運(yùn)動時(shí)，觀察者“感覺”到的頻率變小?！纠?】（xx年高考科研測試）a為聲源，發(fā)出聲波；b為接收者，接收a發(fā)出的聲波。a、b若運(yùn)動，只限于在沿兩者連線方向上，下列說法正確的是Aa靜止，b向a運(yùn)動，則b收到的聲頻比a發(fā)出的高Ba、b向同一方向運(yùn)動，則b收到的聲頻一定比a發(fā)出的高Ca、b向同一方向運(yùn)動，則b收到的聲頻一定比a發(fā)出的低Da、b都向相互背離的方向運(yùn)動，則b收到的聲頻比a發(fā)出的高答案：A二、振動圖象和波的圖象1振動圖象和波的圖象振動圖象和波的圖象從圖形上看好象沒有什么區(qū)別，但實(shí)際上它們有本質(zhì)的區(qū)別。（1）物理意義不同：振動圖象表示同一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位移；波的圖象表示介質(zhì)中的各個質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻的位移。 （2）圖象的橫坐標(biāo)的單位不同：振動圖象的橫坐標(biāo)表示時(shí)間；波的圖象的橫坐標(biāo)表示距離。（3）從振動圖象上可以讀出振幅和周期；從波的圖象上可以讀出振幅和波長。簡諧振動圖象與簡諧橫波圖象的列表比較：簡諧振動簡諧橫波圖象坐標(biāo)橫坐標(biāo)時(shí)間介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置縱坐標(biāo)質(zhì)點(diǎn)的振動位移各質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻的振動位移研究對象一個質(zhì)點(diǎn)介質(zhì)中的大量質(zhì)點(diǎn)物理意義一個質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的振動位移介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻的振動位移隨時(shí)間的變化原有圖形不變，圖線隨時(shí)間而延伸原有波形沿波的傳播方向平移運(yùn)動情況質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動波在介質(zhì)中勻速傳播；介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)做簡諧振動2描述波的物理量波速、周期、波長：（1）波速v：運(yùn)動狀態(tài)或波形在介質(zhì)中傳播的速率；同一種波的波速由介質(zhì)決定。注：在橫波中，某一波峰（波谷）在單位時(shí)間內(nèi)傳播的距離等于波速。（2）周期T：即質(zhì)點(diǎn)的振動周期；由波源決定。（3）波長：在波動中，振動位移總是相同的兩個相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離。注：在橫波中，兩個相鄰波峰（波谷）之間的距離為一個波長。結(jié)論：（1）波在一個周期內(nèi)傳播的距離恰好為波長。由此：v=/T=f；=vT. 波長由波源和介質(zhì)決定。（2）質(zhì)點(diǎn)振動nT（波傳播n）時(shí)，波形不變。（3）相隔波長整數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)，振動狀態(tài)總相同；相隔半波長奇數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)，振動狀態(tài)總相反。3波的圖象的畫法波的圖象中，波的圖形、波的傳播方向、某一介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的瞬時(shí)速度方向，這三者中已知任意兩者，可以判定另一個。（口訣為“上坡下，下坡上” ；或者“右上右、左上左）4波的傳播是勻速的在一個周期內(nèi)，波形勻速向前推進(jìn)一個波長。n個周期波形向前推進(jìn)n個波長（n可以是任意正數(shù)）。因此在計(jì)算中既可以使用v=f，也可以使用v=s/t，后者往往更方便。5介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動是簡諧運(yùn)動（是一種變加速運(yùn)動）任何一個介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在一個周期內(nèi)經(jīng)過的路程都是4A，在半個周期內(nèi)經(jīng)過的路程都是2A，但在四分之一個周期內(nèi)經(jīng)過的路程就不一定是A了。6起振方向介質(zhì)中每個質(zhì)點(diǎn)開始振動的方向都和振源開始振動的方向相同。S【例5】 在均勻介質(zhì)中有一個振源S，它以50HZ的頻率上下振動，該振動以40m/s的速度沿彈性繩向左、右兩邊傳播。開始時(shí)刻S的速度方向向下，試畫出在t=0.03s時(shí)刻的波形。v v1.2 0.8 0.4 0 0.4 0.8 1.2解析：從開始計(jì)時(shí)到t=0.03s經(jīng)歷了1.5個周期，波分別向左、右傳播1.5個波長，該時(shí)刻波源S的速度方向向上，所以波形如右圖所示。50-5 y/m2 4 x/mP【例6】 如圖所示是一列簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖，已知這列波沿x軸正方向傳播，波速為20m/s。P是離原點(diǎn)為2m的一個介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)，則在t=0.17s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的：速度和加速度都沿-y方向；速度沿+y方向，加速度沿-y方向；速度和加速度都正在增大；速度正在增大，加速度正在減小。以上四種判斷中正確的是A只有 B只有C只有 D只有解析：由已知，該波的波長=4m，波速v=20m/s，因此周期為T=/v=0.2s；因?yàn)椴ㄏ蛴覀鞑?，所以t=0時(shí)刻P質(zhì)點(diǎn)振動方向向下；0.75 T 0.17s T，所以P質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置上方，正在向平衡位置運(yùn)動，位移為正，正在減小；速度為負(fù)，正在增大；加速度為負(fù)，正在減小。正確，選C7波動圖象的應(yīng)用：（1）從圖象上直接讀出振幅、波長、任一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動位移。（2）波動方向振動方向。方法：選擇對應(yīng)的半周，再由波動方向與振動方向“頭頭相對、尾尾相對”來判斷。yx0yx0如圖：45y/cmQ0x/mP【例7】如圖是一列沿x軸正方向傳播的機(jī)械波在某時(shí)刻的波形圖。由圖可知：這列波的振幅為5cm，波長為 4m 。此時(shí)刻P點(diǎn)的位移為2.5cm，速度方向?yàn)檠貀軸正方向，加速度方向沿y軸負(fù)方向； Q點(diǎn)的位移為5cm，速度為 0 ，加速度方50.20.40x/my/cmM向沿y軸正方向?！纠?】如圖是一列波在t1=0時(shí)刻的波形，波的傳播速度為2m/s，若傳播方向沿x軸負(fù)向，則從t1=0到t2=2.5s的時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)M通過的路程為_，位移為_。 解析：由圖：波長=0.4m，又波速v=2m/s，可得：周期T=0.2s，所以質(zhì)點(diǎn)M振動了12.5T。對于簡諧振動，質(zhì)點(diǎn)振動1T，通過的路程總是4A；振動0.5T，通過的路程總是2A。所以，質(zhì)點(diǎn)M通過的路程124A+2A=250cm=2.5m。質(zhì)點(diǎn)M振動12.5T時(shí)仍在平衡位置。所以位移為0?！纠?】在波的傳播方向上，距離一定的P與Q點(diǎn)之間只有一個波谷的四種情況，如圖A、B、C、D所示。已知這四列波在同一種介質(zhì)中均向右傳播，則質(zhì)點(diǎn)P能首先達(dá)到波谷的是（ ）解析：四列波在同一種介質(zhì)中傳播，則波速v應(yīng)相同。由T=/v得：TDTA=TBTC；再結(jié)合波動方向和振動方向的關(guān)系得：C圖中的P點(diǎn)首先達(dá)到波谷。（3）兩個時(shí)刻的波形問題：設(shè)質(zhì)點(diǎn)的振動時(shí)間（波的傳播時(shí)間）為t，波傳播的距離為x。則：t=nT+t即有x=n+x （x=vt） 且質(zhì)點(diǎn)振動nT（波傳播n）時(shí)，波形不變。根據(jù)某時(shí)刻的波形，畫另一時(shí)刻的波形。方法1：波形平移法：當(dāng)波傳播距離x=n+x時(shí)，波形平移x即可。方法2：特殊質(zhì)點(diǎn)振動法：當(dāng)波傳播時(shí)間t=nT+t時(shí)，根據(jù)振動方向判斷相鄰特殊點(diǎn)（峰點(diǎn)，谷點(diǎn)，平衡點(diǎn)）振動t后的位置進(jìn)而確定波形。根據(jù)兩時(shí)刻的波形，求某些物理量（周期、波速、傳播方向等）12x/my0【例10】如圖是一列向右傳播的簡諧橫波在某時(shí)刻的波形圖。已知波速v=0.5m/s，畫出該時(shí)刻7s前及7s后的瞬時(shí)波形圖。0x/my解析：=2m，v=0.5m/s，T =4 s.所以波在7s內(nèi)傳播的距離為x=vt=3.5m=1質(zhì)點(diǎn)振動時(shí)間為1T。方法1 波形平移法：現(xiàn)有波形向右平移可得7s后的波形；現(xiàn)有波形向左平移可得7s前的波形。 由上得到圖中7s后的瞬時(shí)波形圖（粗實(shí)線）和7s前的瞬時(shí)波形圖（虛線）。方法2 特殊質(zhì)點(diǎn)振動法：根據(jù)波動方向和振動方向的關(guān)系，確定兩個特殊點(diǎn)（如平衡點(diǎn)和峰點(diǎn)）在3T/4前和3T/4后的位置進(jìn)而確定波形。請讀者試著自行分析畫出波形。4x/my0【例11】如圖實(shí)線是某時(shí)刻的波形圖象，虛線是經(jīng)過0.2s時(shí)的波形圖象。求：波傳播的可能距離 可能的周期（頻率）可能的波速 若波速是35m/s，求波的傳播方向 若0.2s小于一個周期時(shí)，傳播的距離、周期（頻率）、波速。解析： 題中沒給出波的傳播方向，所以有兩種可能：向左傳播或向右傳播。向左傳播時(shí)，傳播的距離為x=n+3/4=（4n+3）m （n=0、1、2 ）向右傳播時(shí)，傳播的距離為x=n+/4=（4n+1）m （n=0、1、2 ）向左傳播時(shí)，傳播的時(shí)間為t=nT+3T/4得：T=4t/（4n+3）=0.8 /（4n+3）（n=0、1、2 ）向右傳播時(shí)，傳播的時(shí)間為t=nT+T/4得：T=4t/（4n+1）=0.8 /（4n+1） （n=0、1、2 ）計(jì)算波速，有兩種方法。v=x/t 或v=/T向左傳播時(shí)，v=x/t=（4n+3）/0.2=（20n+15）m/s. 或v=/T=4 （4n+3）/0.8=（20n+15）m/s.（n=0、1、2 ）向右傳播時(shí)，v=x/t=（4n+1）/0.2=（20n+5）m/s. 或v=/T=4 （4n+1）/0.8=（20n+5）m/s. （n=0、1、2 ）若波速是35m/s，則波在0.2s內(nèi)傳播的距離為x=vt=350.2m=7m=1，所以波向左傳播。若0.2s小于一個周期，說明波在0.2s內(nèi)傳播的距離小于一個波長。則：向左傳播時(shí)，傳播的距離x=3/4=3m；傳播的時(shí)間t=3T/4得：周期T=0.267s；波速v=15m/s.向右傳播時(shí)，傳播的距離為/4=1m；傳播的時(shí)間t=T/4得：周期T=0.8s；波速v =5m/s.點(diǎn)評：做此類問題的選擇題時(shí)，可用答案代入檢驗(yàn)法。（4）根據(jù)波的傳播特點(diǎn)（運(yùn)動狀態(tài)向后傳）確定某質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動狀態(tài)問題：【例12】一列波在介質(zhì)中向某一方向傳播，如圖是此波在某一時(shí)刻的波形圖，且此時(shí)振動還只發(fā)生在M、N之間，并知此波的周期為T，Q質(zhì)點(diǎn)速度方向在波形中是向下的。則：波源是_；P質(zhì)點(diǎn)的起振方向?yàn)開；從波源起振開始計(jì)時(shí)時(shí)，P點(diǎn)已經(jīng)振動的時(shí)間為_。解析：由Q點(diǎn)的振動方向可知波向左傳播，N是波源。由M點(diǎn)的起振方向（向上）得P質(zhì)點(diǎn)的起振方向向上。振動從N點(diǎn)傳播到M點(diǎn)需要1T，傳播到P點(diǎn)需要3T/4，所以質(zhì)點(diǎn)P已經(jīng)振動的時(shí)間為T/4.【例13】如圖是一列向右傳播的簡諧橫波在t=0時(shí)刻（開始計(jì)時(shí)）的波形圖，已知在t=1s時(shí)，B點(diǎn)第三次達(dá)到波峰（在1s內(nèi)B點(diǎn)有三次達(dá)到波峰）。則： 周期為_ 波速為_；D點(diǎn)起振的方向?yàn)開；在t=_s時(shí)刻，此波傳到D點(diǎn)；在t=_s和t=_s時(shí)D點(diǎn)分別首次達(dá)到波峰和波谷；在t=_s和t=_s時(shí)D點(diǎn)分別第二次達(dá)到波峰和波谷。解析：B點(diǎn)從t=0時(shí)刻開始在經(jīng)過t=2.5T=1s第三次達(dá)到波峰，故周期T=0.4s. 由v=/T=10m/s. D點(diǎn)的起振方向與介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的起振方向相同。在圖示時(shí)刻，C點(diǎn)恰好開始起振，由波動方向可知C點(diǎn)起振方向向下。所以，D點(diǎn)起振方向也是向下。從圖示狀態(tài)開始計(jì)時(shí)：此波傳到D點(diǎn)需要的時(shí)間等于波從C點(diǎn)傳播到D需要的時(shí)間，即：t=（454）/10=4.1s； D點(diǎn)首次達(dá)到波峰的時(shí)間等于A質(zhì)點(diǎn)的振動狀態(tài)傳到D點(diǎn)需要的時(shí)間，即：t=（451） /10=4.4s； D點(diǎn)首次達(dá)到波谷的時(shí)間等于B質(zhì)點(diǎn)的振動狀態(tài)傳到D點(diǎn)需要的時(shí)間，即：t=（453）/10=4.2s；D點(diǎn)第二次達(dá)到波峰的時(shí)間等于D點(diǎn)首次達(dá)到波峰的時(shí)間再加上一個周期，即：t=4.4 s+0.4s=4.8 s. D點(diǎn)第二次達(dá)到波谷的時(shí)間等于D點(diǎn)首次達(dá)到波峰的時(shí)間再加上一個周期，即：t=4.2s+0.4s=4.6s.【例14】 已知在t1時(shí)刻簡諧橫波的波形如圖中實(shí)線所示；在時(shí)刻t2該波的波形如圖中虛線所示。t2-t1 = 0.02s。求：（1）該波可能的傳播速度。（2）若已知T t2-t12T，且圖中P質(zhì)點(diǎn)在t1時(shí)刻的瞬時(shí)速度方向向上，求可能的波速。（3）若0.01sT0.02s，且從t1時(shí)刻起，圖中Q質(zhì)點(diǎn)比R質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置，求可能的波速。解析：（1）如果這列簡諧橫波是向右傳播的，在t2-t1內(nèi)波形向右勻速傳播了，所以波速=100（3n+1）m/s （n=0，1，2，）；同理可得若該波是向左傳播的，可能的波速v=100（3n+2）m/s （n=0，1，2，）（2）P質(zhì)點(diǎn)速度向上，說明波向左傳播，T t2-t1 2T，說明這段時(shí)間內(nèi)波只可能是向左傳播了5/3個波長，所以速度是唯一的：v=500m/s（3）“Q比R先回到平衡位置”，說明波只能是向右傳播的，而0.01sT0.02s，也就是T0.02s2T，所以這段時(shí)間內(nèi)波只可能向右傳播了4/3個波長，解也是唯一的：v=400m/s三、聲波1空氣中的聲波是縱波。2空氣中的聲速可認(rèn)為是340m/s，水中的聲速是1450m/s，鐵中的聲速是5400m/s。3人耳可以聽到的聲波的頻率范圍是20Hz-xx0Hz。頻率低于20Hz的聲波叫次聲波，頻率高于xx0Hz的聲波叫超聲波。4人耳只能區(qū)分開相差0.1s以上的兩個聲音。5聲波也能發(fā)生反射、干涉和衍射等現(xiàn)象。聲波的共振現(xiàn)象稱為聲波的共鳴。四、針對訓(xùn)練1（xx年全國理綜卷）一列簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，圖1是t=1s時(shí)的波形圖，圖2是波中某振動質(zhì)元位移隨時(shí)間變化的振動圖線（兩圖用同一時(shí)間起點(diǎn)），則圖2可能是圖1中哪個質(zhì)元的振動圖線？Ax=0處的質(zhì)元 Bx =1m處的質(zhì)元Cx =2m處的質(zhì)元 Dx =3m處的質(zhì)元2圖中是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O為波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋（圖中曲線）之間距離表示一個波長，則波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述正確的是：A此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象；OCABDB擋板前后波紋間距離相等；C如果將孔AB擴(kuò)大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象；D如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象。3（xx年廣東、廣西卷）一列在豎直方向振動的簡諧橫波，波長為，沿 x 軸正方向傳播.某一時(shí)刻，在振動位移向上且大小等于振幅一半的各點(diǎn)中，任取相鄰的兩點(diǎn) P1、P2，已知P1的 x 坐標(biāo)小于P2的 x 坐標(biāo).A.若，則P1向下運(yùn)動，P2向上運(yùn)動B.若，則P1向上運(yùn)動，P2向下運(yùn)動C.若，則P1向上運(yùn)動，P2向下運(yùn)動D.若，則P1向下運(yùn)動，P2向上運(yùn)動4如圖所示，一根張緊的水平彈性長繩上的 a、b兩點(diǎn)，相 距14.0 m ，b 點(diǎn)在 a點(diǎn)的右方.當(dāng)一列簡諧橫波沿此繩向右傳播時(shí)，若 a點(diǎn)的位移達(dá)到正極大時(shí)，b點(diǎn)的位移恰為零，且向下運(yùn)動.經(jīng)過1.00 s 后，a點(diǎn)的位移為零，且向下運(yùn)動，而 b點(diǎn)的位移恰達(dá)到負(fù)極大.則這簡諧橫波的波速可能等于A.14 m/s B.10 m/s C.6 m/s D.4.67 m/s5簡諧橫波在某時(shí)刻的波形圖線如圖所示，由此圖可知A若質(zhì)點(diǎn) a向下運(yùn)動，則波是從左向右傳播的B若質(zhì)點(diǎn)b向上運(yùn)動，則波是從左向右傳播的C.若波從右向左傳播，則質(zhì)點(diǎn) c向下運(yùn)動D若波從右向左傳播，則質(zhì)點(diǎn)d向上運(yùn)動6如圖所示，O是波源，a、b、c、d是波傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，且Oa=ab=bc=cd=3 m，開始各質(zhì)點(diǎn)均靜止在平衡位置，t=0時(shí)波源O開始向上做簡諧運(yùn)動，振幅是0.1 m，波沿Ox 方向傳播，波長是8 m，當(dāng)O 點(diǎn)振動了一段時(shí)間后，經(jīng)過的路程是0.5 m ，各質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的方向是Aa 質(zhì)點(diǎn)向上 Bb質(zhì)點(diǎn)向上 Cc質(zhì)點(diǎn)向下 Dd質(zhì)點(diǎn)向下7如圖在x y平面內(nèi)有一沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，波速為1 m/s，振幅為4 cm，頻率為2.5 Hz.在t=0時(shí)刻，P點(diǎn)位于其平衡位置上方最大位移處，則距P為0.2 m的Q點(diǎn)（見圖）A在0.1 s時(shí)的位移是4 cm B在0.1 s時(shí)的速度最大C在0.1 s時(shí)的速度向下 D在0到0.1 s時(shí)間內(nèi)的路程是4 cm8一列簡諧橫波，在t=0時(shí)刻的波形如圖8-13所示，自右向左傳播，已知在t1 =0.7 s時(shí)，P點(diǎn)出現(xiàn)第二次波峰（0.7 s內(nèi)P點(diǎn)出現(xiàn)兩次波峰），Q點(diǎn)的坐標(biāo)是（-7，0），則以下判斷中正確的是A質(zhì)點(diǎn)A和質(zhì)點(diǎn)B在t=0時(shí)刻的位移是相等的B在t=0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)C向上運(yùn)動C.在t2=0.9 s 末，Q點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰D在t3=1.26 s 末，Q點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰9如圖所示，一列沿 x 正方向傳播的簡諧橫波，波速大小為 0.6 m/s ，P點(diǎn)的橫坐標(biāo)為96 cm ，從圖中狀態(tài)開始計(jì)時(shí)，求：（1）經(jīng)過多長時(shí)間，P質(zhì)點(diǎn)開始振動，振動時(shí)方向如何？（2）經(jīng)過多少時(shí)間，P質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰？參考答案：1A 2ABC 3AC 4BD5BD 6A 7BD 8BC9解析：開始計(jì)時(shí)時(shí)，這列波的最前端的質(zhì)點(diǎn)坐標(biāo)是24 cm ，根據(jù)波的傳播方向，可知這一點(diǎn)沿 y軸負(fù)方向運(yùn)動，因此在波前進(jìn)方向的每一個質(zhì)點(diǎn)開始振動的方向都是沿 y軸負(fù)方向運(yùn)動，故P點(diǎn)開始振動時(shí)的方向是沿 y 軸負(fù)方向，P質(zhì)點(diǎn)開始振動的時(shí)間是（1）t=1.2 s（2）用兩種方法求解質(zhì)點(diǎn)振動法：這列波的波長是=0.24 m，故周期是T=0.4 s經(jīng)過1.2 s，P質(zhì)點(diǎn)開始振動，振動時(shí)方向向下，故還要經(jīng)過T才能第一次到達(dá)波峰，因此所用時(shí)間是1.2 s+0.3 s=1.5 s.波形移動法：質(zhì)點(diǎn)P第一次到達(dá)波峰，即初始時(shí)刻這列波的波峰傳到P點(diǎn)，因此所用的時(shí)間是t=1.5 s