滬教版物理選修3-4配套學(xué)案2.機(jī)械波本章優(yōu)化總結(jié)Word版含答案

本章優(yōu)化總結(jié)振動(dòng)圖像和波動(dòng)圖像的比較振動(dòng)圖像和波動(dòng)圖像從形狀上看都是正弦曲線，但圖像的物理意義、坐標(biāo)中描述的物理量、研究的內(nèi)容等方面有著本質(zhì)的不同，現(xiàn)有圖表做如下比較.振動(dòng)圖像波的圖像研究對(duì)象一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿波傳播方向上若干質(zhì)點(diǎn)坐標(biāo)橫軸表示時(shí)間，縱軸表示質(zhì)點(diǎn)的位移橫軸表示波線上各質(zhì)點(diǎn)平衡位置，縱軸表示各質(zhì)點(diǎn)對(duì)各自平衡位置的位移研究?jī)?nèi)容一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律圖像物理意義圖像表示一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻的位移圖像表示某時(shí)刻，波線上各質(zhì)點(diǎn)的位移圖像變化隨時(shí)間延伸，圖像形狀不變，只是沿t軸延續(xù)隨時(shí)間推移，圖像整體沿波的傳播方向平移圖像顯示的主要物理量(1)由縱坐標(biāo)可知振幅，由橫坐標(biāo)可知周期(2)由圖像的切線斜率可知速度的大小及方向的變化情況(3)由位移的變化情況可知加速度的大小及方向的變化情況(1)由縱坐標(biāo)可知振幅(2)可根據(jù)波的傳播方向確定各質(zhì)點(diǎn)某時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向；也可根據(jù)某質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向確定波的傳播方向(3)由位移情況可確定質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻加速度的大小及方向情況(多選)如圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝0.10s時(shí)刻的波形圖，P是平衡位置在x＝1.0m處的質(zhì)點(diǎn)，Q是平衡位置在x＝4.0m處的質(zhì)點(diǎn)；圖乙為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像，下列說(shuō)法正確的是()A．在t＝0.10s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q向y軸正方向運(yùn)動(dòng)B．在t＝0.25s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向與y軸正方向相同C．從t＝0.10s到t＝0.25s，該波沿x軸負(fù)方向傳播了6mD．從t＝0.10s到t＝0.25s，質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為30cm[解析]由y－t圖像可知，t＝0.10s時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由y－t圖像可知，波的振動(dòng)周期T＝0.2s，由y－x圖像可知λ＝8m，故波速v＝eq\f(λ,T)＝40m/s，根據(jù)振動(dòng)與波動(dòng)的關(guān)系知波沿x軸負(fù)方向傳播，則波在0.10s到0.25s內(nèi)傳播的距離Δx＝vΔt＝6m，選項(xiàng)C正確；t＝0.25s時(shí)，波形圖如圖所示，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的位移沿y軸負(fù)方向，而回復(fù)力、加速度方向沿y軸正方向，選項(xiàng)B正確；Δt＝0.15s＝eq\f(3,4)T，質(zhì)點(diǎn)P在其中的eq\f(1,2)T內(nèi)路程為20cm，在剩下的eq\f(1,4)T內(nèi)包含了質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)最大位移的位置，故其路程小于10cm，因此在Δt＝0.15s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程小于30cm，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．[答案]BC波在傳播過(guò)程中的周期性和雙向性波的空間周期性與時(shí)間周期性統(tǒng)稱為波的周期性．當(dāng)題目中沒(méi)有給定波傳播的時(shí)間t與周期T的關(guān)系或沒(méi)有給定波的傳播距離s與波長(zhǎng)λ的關(guān)系時(shí)，機(jī)械波的這種時(shí)間周期性和空間周期性必然導(dǎo)致波的傳播時(shí)間、速度和距離等物理量有多個(gè)值與之對(duì)應(yīng)，即產(chǎn)生多解．這三個(gè)物理量的關(guān)系可分別表示為：傳播距離的周期性：s＝nλ＋Δs，傳播時(shí)間的周期性：t＝kT＋Δt.由于振動(dòng)具有周期性，物體會(huì)在不同的時(shí)刻多次到達(dá)同一位置，故容易出現(xiàn)多解問(wèn)題，而對(duì)波動(dòng)，波的圖像的周期性是波動(dòng)問(wèn)題出現(xiàn)多解的最主要因素，主要包括三種情況：(1)空間周期性：沿波的傳播方向上，相隔n(n為自然數(shù))個(gè)波長(zhǎng)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的步調(diào)是完全相同的．(2)時(shí)間周期性：機(jī)械波在一個(gè)周期內(nèi)不同時(shí)刻圖像的形狀是不同的，但在相隔時(shí)間為周期的整數(shù)倍的不同時(shí)刻，波形形狀是相同的．(3)傳播速度的多種可能性：v＝eq\f(s,t)＝eq\f(nλ＋Δs,kT＋Δt)＝eq\f(λ,T)＝eq\f(Δs,Δt)，以上各式中n＝0，1，2，3，……k＝0，1，2，3…波在傳播過(guò)程中可能沿x軸正向傳播，也可能沿x軸負(fù)向傳播，這就是波傳播的雙向性．有一列沿水平方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，頻率為10Hz，沿豎直方向振動(dòng)，當(dāng)繩上的質(zhì)點(diǎn)P到達(dá)其平衡位置且向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，在其右方相距0.6m處的質(zhì)點(diǎn)Q剛好到達(dá)最高點(diǎn)，求波的傳播方向和波速．[解析]由題意可以作出一個(gè)周期內(nèi)P、Q兩質(zhì)點(diǎn)可能的波形示意圖，波可以向左傳播，也可以向右傳播，如圖所示，甲、乙分別表示波向右和向左傳播時(shí)的基本波形．由于波的空間周期性，P、Q間波形有兩種情況：(1)當(dāng)波向右傳播時(shí)，當(dāng)P、Q兩點(diǎn)相差eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,4)))個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，sPQ＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,4)))λ(n＝0，1，2，…)λ＝eq\f(0.6,n＋\f(1,4))＝eq\f(2.4,4n＋1)(n＝0，1，2，…)v＝λ·f＝eq\f(24,4n＋1)(n＝0，1，2，…)．(2)當(dāng)波向左傳播時(shí)，當(dāng)P、Q兩點(diǎn)相差eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，sPQ＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))λ(n＝0，1，2，…)λ＝eq\f(0.6,n＋\f(3,4))＝eq\f(2.4,4n＋3)(n＝0，1，2，…)v＝λ·f＝eq\f(24,4n＋3)(n＝0，1，2，…)．[答案]若波向右傳播v＝eq\f(24,4n＋1)(n＝0，1，2，…)若波向左傳播v＝eq\f(24,4n＋3)(n＝0，1，2，…)波的干涉、衍射的比較定義現(xiàn)象可觀察到現(xiàn)象的條件波的衍射波可以繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象波能偏離直線而傳到直線傳播以外的空間縫、孔或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或者小于波長(zhǎng)波的干涉頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，而且加強(qiáng)和減弱的區(qū)域相間分布的現(xiàn)象振動(dòng)強(qiáng)弱相間的區(qū)域．某些區(qū)域總是加強(qiáng)，某些區(qū)域總是減弱兩列波的頻率相同干涉和衍射是波的兩個(gè)特有的現(xiàn)象，只要是波，一定情況下都能發(fā)生干涉和衍射，若某種現(xiàn)象里出現(xiàn)了干涉或衍射現(xiàn)象，這一定是波的行為，但發(fā)生干涉和衍射的條件各不相同，注意區(qū)分．利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖a、b所示，則()A．圖a、b均顯示了波的干涉現(xiàn)象B．圖a、b均顯示