習(xí)題課3 機(jī)械波的傳播

習(xí)題課3機(jī)械波的傳播核心素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)物理觀念(1)理解振動(dòng)圖像、波的圖像的區(qū)別與聯(lián)系。(2)知道波的多解問題的原因?？茖W(xué)思維(1)掌握根據(jù)振動(dòng)圖像、波的圖像相結(jié)合分析問題的方法。(2)學(xué)會(huì)分析計(jì)算波的多解問題?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任通過對(duì)機(jī)械波內(nèi)容的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)到物理學(xué)是基于人類有意識(shí)的探究而形成的對(duì)自然現(xiàn)象的描述與解釋，在研究中必須堅(jiān)持實(shí)事求是的態(tài)度。綜合提能(一)振動(dòng)圖像與波的圖像的比較[融通知能]特點(diǎn)振動(dòng)圖像波的圖像相同點(diǎn)圖線形狀正(余)弦曲線正(余)弦曲線縱坐標(biāo)y不同時(shí)刻某一質(zhì)點(diǎn)的位移某一時(shí)刻介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移縱坐標(biāo)最大值振幅振幅不同點(diǎn)描述對(duì)象某一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)一群質(zhì)點(diǎn)(x軸上各個(gè)點(diǎn))物理意義振動(dòng)位移y隨時(shí)間t的變化關(guān)系x軸上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻振動(dòng)的位移y橫坐標(biāo)表示時(shí)間t表示介質(zhì)中各點(diǎn)的平衡位置離坐標(biāo)原點(diǎn)的距離x續(xù)表[典例]

一列簡(jiǎn)諧橫波在某均勻介質(zhì)中沿x軸傳播，從x＝3m處的質(zhì)點(diǎn)a開始振動(dòng)時(shí)計(jì)時(shí)，圖甲為t0時(shí)刻的波形圖且質(zhì)點(diǎn)a正沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，圖乙為質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)圖像，則下列說法正確的是

(

)A．該波的頻率為2.5HzB．該波的傳播速度為200m/sC．該波是沿x軸負(fù)方向傳播的D．從t0時(shí)刻起，a、b、c三質(zhì)點(diǎn)中c最先回到平衡位置[答案]

B/方法技巧/解決振動(dòng)圖像(y-t圖像)和波的圖像(y-x圖像)綜合問題，關(guān)鍵要明確兩點(diǎn)：一是振動(dòng)圖像描述的是哪個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)；二是波的圖像是哪一時(shí)刻的圖像。然后根據(jù)振動(dòng)圖像確定這一時(shí)刻該點(diǎn)的位移和振動(dòng)方向，最后根據(jù)波的圖像確定波的傳播方向。答案：D2．漁船上的聲吶利用超聲波來探測(cè)遠(yuǎn)方魚群的方位。某漁船發(fā)出的一列超聲波在t＝0時(shí)的波動(dòng)圖像如圖1所示，圖2為質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像，則

(

)A．該波的波速為1.5m/sB．該波沿x軸負(fù)方向傳播C．0～1s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P沿x軸運(yùn)動(dòng)了1.5mD．0～1s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程為2m答案：D綜合提能(二)波的多解問題[融通知能]1．造成波動(dòng)問題多解的主要因素(1)周期性時(shí)間周期性相隔周期整數(shù)倍時(shí)間的兩個(gè)時(shí)刻的波形圖完全相同，時(shí)間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確造成多解空間周期性沿傳播方向上，相隔波長(zhǎng)整數(shù)倍距離的兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況完全相同，質(zhì)點(diǎn)間距離Δx與波長(zhǎng)λ的關(guān)系不明確造成多解(2)雙向性對(duì)給定的波形圖，波的傳播方向不同，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向也不同，反之亦然。傳播方向雙向性波的傳播方向不確定振動(dòng)方向雙向性質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定2．波動(dòng)問題的幾種可能性(1)質(zhì)點(diǎn)達(dá)到最大位移處，則有正向和負(fù)向最大位移兩種可能。(2)質(zhì)點(diǎn)由平衡位置開始振動(dòng)，則有起振方向向上、向下(或向左、向右)的兩種可能。(3)只告訴波速不指明波的傳播方向，應(yīng)考慮沿x軸正方向和x軸負(fù)方向兩個(gè)方向傳播的可能。(4)只給出兩時(shí)刻的波形，則有多次重復(fù)出現(xiàn)的可能等。[特別提醒]

波的多解問題中出現(xiàn)某些條件限制時(shí)，系列解可能變成有限個(gè)解或單解。[答案]

A/方法技巧/解決波的多解問題的一般思路(1)首先考慮傳播方向的雙向性，如果題目未說明波的傳播方向或沒有其他條件暗示，應(yīng)首先按波傳播方向的可能性進(jìn)行討論。(2)對(duì)設(shè)定的傳播方向，首先確定Δt和T(或確定Δx和λ)的關(guān)系，一般先確定最簡(jiǎn)單的情況，即一個(gè)周期內(nèi)(或一個(gè)波長(zhǎng)內(nèi))的情況，然后在此基礎(chǔ)上加nT(或nλ)。(3)應(yīng)注意題目是否有限制條件，如有的題目限制波的傳播方向，或限制時(shí)間Δt大于或小于一個(gè)周期等，所以解題時(shí)應(yīng)綜合考慮，加強(qiáng)多解意識(shí)，認(rèn)真分析題意。[針對(duì)訓(xùn)練]1．(2022·寧德高二檢測(cè))一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)刻的波形如圖中的

實(shí)線所示，t＝0.02s時(shí)刻的波形如圖中虛線所示。若該波的周

期T大于0.02s，則該波的傳播速度可能是

(

)

A．2m/sB．3m/sC．4m/s D．5m/s答案：B2．(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，已知x軸上x1＝1m和x2＝7m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像分別如圖甲、乙所示，則此列波的波速可能是

(

)A．