机械波 复习与巩固-2021-2022学年高二物理精讲精练（人教版选修3-4）

2021-2022学年高二物理精讲精练（人教版选修3-4）

机械波 复习与巩固

【学习目标】

1．波的形成与传播。

2．波的多解。

3．波的特有现象。

4．波动图像与振动图像关系。

5．波长、波速与频率的关系。

6．通过波的图像综合，加深对波的理解能力、推理能力和空间想象能力，结合图像解决问题。

 

【知识网络】

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

【要点梳理】要点诠释：

要点一、振动图像与波动图像的比较

 

	振动图像	波动图像
研究对象	一个振动质点	沿波传播方向的所有质点
研究内容	一个质点位移随时间的变化规律	某时刻所有质点的空间分析规律
图像
物理意义	表示一个质点存各时刻的位移	表示某时刻各质点的位移
图像信息	（1）质点振动周期 （2）质点振幅 （3）各时刻质点位移	（1）波长、振幅 （2）任意一质点此刻的位移 （3）任意一质点在该时刻加速度

	（4）各时刻速度、加速度方向	方向 （4）传播方向、振动方向的互判
形象比喻	记录着一个人一段时间内活动的录像带	记录着许多人某时刻动作表情的集体照片
图像变化	随时间推移，图像延续，但已有形状不变	随时间推移，图像沿传播方向平移
一完整曲线占 横坐标距离	表示一个周期	表示一个波长

 

要点二、波动图像问题中的多解性讨论

波动图像问题中的多解性涉及：

（1）波的空间周期性；

（2）波的时间周期性；

（3）波的双向性；

（4）介质中两质点间距离与波长关系未定；

（5）介质质点振动方向未定．

具体讨论如下：

①   波的空间周期性．

       

    沿波的传播方向，在轴上任取一点，如图所示．点的振动完全重复波源的振动，只是时间上比点要落后时间，且。在同一波线上，凡坐标与点坐标之差为波长整数倍的许多质点，在同一时刻的位移都与点处的质点的振动位移相同，其振动速度、加速度也都与点处的质点相同，或者说它们的振动“相貌”完全相同．因此在同一波线上，某一振动“相貌”势必会不断地重复出现，这就是机械波的空间周期性．波的空间周期性说明，在同一波线上，相距为波长整数倍的多个质点的振动情况完全相同．

    ②波的时间周期性．

    在轴上取一给定质点，在时刻的振动情况与它在时刻的振动情况（位移、速度、加速度等）相同．因此在时刻的波形，在时刻必然多次重复出现，这就是机械波的时间周期性．

    波的时间周期性表明，波在传播过程中，经过整数倍周期时，其波形图像相同．

    ③波的双向性．

    双向性是指波沿正、负两方向传播时，若正、负两方向传播的时间之和等于周期的整数倍，则正负两方向传播到任一时刻波形相同．

    ④波的对称性．

    波源的振动，要带动它左、右相邻介质点的振动，波要向左右两方向传播．对称性是指波在介质中向左、向右同时传播时，关于波源对称的左、右两质点振动情况完全相同．

 

【典型例题】 

类型一、已知振动情况求波长

例1．绳上有一列简谐波向右传播，当绳上某质点向上运动到最大位移时，在其右方距点处的质点刚好向下运动到最大位移，已知波长大于，则波长可能是（    ）．

       

    A．    B．    C．    D．

    【思路点拨】分析间距与波长可能的关系，由波长大于，确定波长的可能值。

 

【答案】A、C

【解析】如图所示，由题意知，间距可能为

，

其中

由于，所以间只可能有两种情况，即半个波长或一个半波长．

如果为半个波长，则

，；

如果为个波长。则

，．

    【总结升华】沿波的传播方向上相距的质点振动反相，相距n的质点振动同相．

举一反三:

【变式1】一列横波在时刻的波形如图中实线所示，在时刻波形如图中虚线所示．由此可以判定此波的(　　)

A．波长一定是　　 B．周期一定是

C．振幅一定是　　 D．传播速度一定是