第3章 习题课3 机械波的传播（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第一册（鲁科版2019）

习题课3　机械波的传播 核心素养导学 物理观念 (1)理解振动图像、波的图像的区别与联系。 (2)知道波的多解问题的原因。 科学思维 (1)掌握根据振动图像、波的图像相结合分析问题的方法。 (2)学会分析计算波的多解问题。 科学态度与责任 通过对机械波内容的学习，认识到物理学是基于人类有意识的探究而形成的对自然现象的描述与解释，在研究中必须坚持实事求是的态度。 综合提能一振动图像与波的图像的比较 [融通知能] 特点 振动图像 波的图像 相同点 图线形状 正(余)弦曲线 正(余)弦曲线 纵坐标y 不同时刻某一质点的位移 某一时刻介质中各个质点的位移 纵坐标最大值 振幅 振幅 不同点 描述对象 某一个振动质点 一群质点(x轴上各个点) 物理意义 振动位移y随时间t的变化关系 x轴上各个质点在某一时刻振动的位移y 横坐标 表示时间t 表示介质中各点的平衡位置离坐标原点的距离x 横轴上相邻两个步调总一致的点之间的距离的含义 表示周期T 表示波长λ 其他 频率和周期 在图中直接识读周期T 已知波速v时，根据图中λ可求出T＝ 两者联系 ①质点的振动是组成波动的基本要素之一 ②波动由许多质点振动所组成，但在振动图像上波形变化无法直接看出 ③若已知波的传播方向和某时刻的波形图，则可以讨论波动中各质点的振动情况 [典例]　一列简谐横波在某均匀介质中沿x轴传播，从x＝3 m处的质点a开始振动时计时，图甲为t0时刻的波形图且质点a正沿y轴正方向运动，图乙为质点a的振动图像，则下列说法正确的是(　 ) A．该波的频率为2.5 Hz B．该波的传播速度为200 m/s C．该波是沿x轴负方向传播的 D．从t0时刻起，a、b、c三质点中c最先回到平衡位置 [解析]　由题图乙可得，该波的周期T＝4×10－2 s，故频率f＝＝ Hz＝25 Hz，故A错误；由题图甲可得，该波的波长λ＝8 m，故波速v＝＝ m/s＝200 m/s，故B正确；根据题图甲所示，t0时刻质点a正沿y轴正方向运动，结合微平移法可知波沿x轴正方向传播，故C错误；波沿x轴正方向传播，结合题图甲可知，t0时刻质点b向上运动，质点c向下运动，故b最先回到平衡位置，故D错误。 [答案]　B /方法技巧/ 解决振动图像(y-t图像)和波的图像(y-x图像)综合问题，关键要明确两点：一是振动图像描述的是哪个质点的振动；二是波的图像是哪一时刻的图像。然后根据振动图像确定这一时刻该点的位移和振动方向，最后根据波的图像确定波的传播方向。 [针对训练] 1．一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波形图如图甲所示，a、b、c、d是波传播方向上的四个振动质点的平衡位置。如再过个周期，其中某质点继续振动的图像如图乙所示，则该质点是(　 ) A．a处质点 B．b处质点 C．c处质点 D．d处质点 解析：选D　再过个周期后，a处质点处于波谷，c处质点处于波峰，b处质点处于平衡位置且向下运动，d处质点处于平衡位置且向上运动，所以题图乙是d处质点继续振动的图像，故选D。 2．渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在t＝0时的波动图像如图1所示，图2为质点P的振动图像，则(　 ) A．该波的波速为1.5 m/s B．该波沿x轴负方向传播 C．0～1 s时间内，质点P沿x轴运动了1.5 m D．0～1 s时间内，质点P运动的路程为2 m 解析：选D　由题图1可知，该波的波长λ＝1.5×10－2 m，由题图2可知周期T＝1×10－5s，则该波的波速v＝＝ m/s＝1.5×103 m/s，A错误；由题图2可得，在t＝0时刻，质点P沿y轴正方向振动，由波形的平移方式可知该波沿x轴正方向传播，B错误；质点P只在平衡位置上下振动，不沿x轴运动，C错误；质点P的振幅是5×10－6 m，在0～1 s时间内共振动了＝105个周期，运动的路程是s＝4×5×10－6×105 m＝2 m，D正确。 综合提能二　　波的多解问题 [融通知能] 1．造成波动问题多解的主要因素 (1)周期性 时间周期性 相隔周期整数倍时间的两个时刻的波形图完全相同，时间间隔Δt与周期T的关系不明确造成多解 空间周期性 沿传播方向上，相隔波长整数倍距离的两质点的振动情况完全相同，质点间距离Δx与波长λ的关系不明确造成多解 (2)双向性 对给定的波形图，波的传播方向不同，质点的振动方向也不同，反之亦然。 传播方向双向性 波的传播方向不确定 振动方向双向性 质点振动方向不确定 2．波动问题的几种可能性 (1)质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能。 (2)质点由平衡位置开始振动，则有起振方向向上、向下(或向左、