2018-2019新设计物理选修3-4鲁科版（优课件+精讲义+优习题）：第2章　机械波 (共9份打包)

一、波的图象反映的信息及其应用 　从波动图象可以看出： 1．波长λ； 2．振幅A； 3．该时刻各质点偏离平衡位置的位移情况； 4．如果波的传播方向已知，可判断各质点该时刻的振动方向以及下一时刻的波形； 5．如果波的传播速度大小已知，可利用图象所得的相关信息进一步求得各质点振动的周期和频率：T＝，f＝. 例1　如图1所示为一列简谐横波在某时刻的波形图．已知图中质点b的起振时刻比质点a超前了0.4s，则以下说法正确的是(　　) 图1 A．波的波速为10m/s B．波的频率为1.25Hz C．波沿x轴正方向传播 D．该时刻质点P正沿y轴正方向运动 解析　因为质点b先振动，则波从质点b向质点a传播，即波沿x轴负方向传播，C错误；由题图可知波长λ＝4m，a、b间的距离为，则波速v＝＝＝5m/s，A错误；由v＝λf，得频率f＝＝Hz＝1.25Hz，B正确；由“上下坡法”可知该时刻质点P正沿y轴负方向运动，D错误． 答案　B 针对训练1　一简谐波在如图2所示的x轴上传播，实线和虚线分别是t1＝0和t2＝0.2s时刻的波形图．则(　　) 图2 A．若该波在t1＝0时刻已沿＋x方向传播到x＝6m处，则波源起振方向向下 B．若该波与另一频率为1.25Hz的简谐波相遇时发生干涉，则该波沿－x方向传播 C．若该波在t2＝0.2s时刻，x＝2.5m处的质点向－y方向运动，则该波向＋x方向传播 D．若该波的传播速度是75m/s，则该波沿－x方向传播 解析　若该波在t1＝0时刻已沿＋x方向传播到x＝6m处，从t1＝0时刻的波形图上根据“同侧法”可判断出x＝6m的质点将向上运动，所有质点的起振方向是一致的，故波源起振方向向上，A错误；频率为1.25Hz的简谐波周期T＝s＝0.8s，则时间Δt＝t2－t1＝T，根据波的平移法实线右移波长为虚线波形，则波沿＋x方向传播，B错误；t2＝0.2s时刻，x＝2.5m处的质点向－y方向运动，则波源在右侧，波向－x方向传播，C错误；根据s＝vt＝75×0.2m＝15m＝(3＋)λ，即传播距离为(3＋)λ，根据波的平移法，波向左平移λ为虚线波形，故波向－x方向传播，D正确． 答案　D 二、波动图象与振动图象的区别和联系 面对波的图象和振动图象问题时可按如下步骤来分析： 1．先看两轴：由两轴确定图象种类． 2．读取直接信息：从振动图象上可直接读取周期和振幅；从波的图象上可直接读取波长和振幅． 3．读取间接信息：利用振动图象可确定某一质点在某一时刻的振动方向；利用波的图象可进行波传播方向与某一质点振动方向的互判． 4．利用波速关系式：波长、波速、周期间一定满足v＝＝λf. 例2　一简谐横波沿x轴正向传播，图3甲是t＝0时刻的波形图，图乙是介质中某质点的振动图象，则该质点的x坐标值合理的是(　　) 图3 A．0.5mB．1.5mC．2.5mD．3.5m 解析　　明确波的图象与振动图象的物理意义．由质点振动图象可知t＝0时刻，质点位移为负且向负方向运动，可直接排除A、B、D选项，仅选项C符合题意，故选项C正确． 答案　C 针对训练2　一列简谐波在均匀介质中传播．图4甲表示振动开始后t＝0.5s时刻的波形图，图乙表示甲图中b质点从t＝0开始计时的振动图象，则(　　) 图4 A．该波沿x轴负方向传播 B．质点振动的频率是4Hz C．该波传播的速度是8m/s D．a质点和c质点在振动过程中任意时刻的位移都相同 解析　根据题图乙可知，t＝0.5s时，质点b由平衡位置向上运动，结合题图甲根据“同侧法”可判断出波向x轴正方向传播，选项A错；根据振动图象可判断周期T＝0.5s，频率f＝＝2Hz，选项B错误；根据题图甲可得波长λ＝4m，所以该波传播的速度v＝＝8m/s，选项C对；由题图甲可知质点a和质点c的位移始终等值反向，选项D错． 答案　C 三、波动问题的多解性 　波动问题出现多解性的原因： 1．空间的周期性：波在均匀介质中传播时，传播的距离Δx＝nλ＋x0(n＝0,1,2，…)，式中λ为波长，x0表示传播距离中除去波长的整数倍部分后余下的那段距离． 2．时间的周期性：波在均匀介质中传播的时间Δt＝nT＋t0(n＝0,1,2，…)，式中T表示波的周期，t0表示总时间中除去周期的整数倍部分后余下的那段时间． 3．传播方向的双向性：本章中我们解决的都是仅限于波在一条直线上传播的情况，即有沿x轴正方向或负方向传播的可能． 4．介质中质点间距离与波长的关系的不确定性：已知两质点平衡位置间的距离及某一时刻它们所在的位置，由于波的空间周期性，则两质点存在着多种可能波形．做这类题时，可根据题意，在两质点间先画出最简波形，然后再做一般分析，从而写出两质点间的距离与波长关系的通式． 例3　如图5所示，实线是某时刻的波形图线，虚线是0.2s后的波形图线．