2.3机械波的案例分析gaibian

栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波2．3机械波的案例分析栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波新知初探自学导引一、用图像描述机械波1.波的图像：在平面直角坐标系中，用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的________________，用纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的__________，连接各位移矢量的末端，得出的曲线即为波的图像．平衡位置位移栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波2.简谐波：如果波的图像是__________，这样的波叫做正弦波，也叫简谐波．介质中有正弦波时，介质的质点在做____________．3.波形曲线表示介质中的______________在某一时刻的位移；而振动图像则表示介质中____________在各个时刻的位移．正弦曲线简谐运动各个质点一个质点栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波二、用频率、波长描述机械波1.频率和周期：在波动中，各个质点的振动周期或频率是__________的．这个周期或频率也叫波的周期或频率．波的周期或频率又等于______________________．它们完全是由________决定的，与________无关．波的周期T和频率f的关系是____________．相同波源的周期或频率波源介质T＝1f栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波2.波长：在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离．在横波中，两个相邻___________(或两个相邻_______)之间的距离等于波长．一个周期中振动在介质中传播的距离______一个波长．波峰波谷等于栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波3.波长、频率与波速的关系(1)波速v：是指波传播的速度，即振动形式的传播速度，也就是能量的传播速度．波速是由____________________决定的，与波的____________________________均无关．在同一种均匀介质中(温度恒定情况下)波速是______________．(2)三者的关系是：_________或_______．介质的性质振幅、波长、周期、频率一个定值v＝λTv＝λf栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波想一想有同学说，波的周期就等于介质中质点的振动周期，波的传播速度就等于介质中质点的振动速度，这种说法对吗？为什么？提示：波的周期就等于质点的振动周期说法正确；波的传播速度就等于质点的振动速度说法错误．比如在同一均匀介质中传播的简谐波波速大小保持不变，而介质中的质点在各自的平衡位置附近做简谐运动,速度变化.栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波三、应用图像可以解决的问题1.根据图像可以求__________；2.根据图像可以求__________；3.根据图像可以求任意一个质点在该时刻的________；4.在波的传播方向已知时可确定各质点在该时刻的____________；5.可以确定各质点在该时刻的____________.波长振幅位移振动方向加速度方向栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波例1下图是一列横波某时刻t0的波形图，试根据波形图回答下列问题：(1)该时刻加速度最大的质点有哪几个？(2)速度最大的质点有哪几个？(3)振动方向相同的质点有哪些？这些点的分布有什么规律？(4)如果这列波沿x轴负方向传播，质点3受到的合外力方向如何？栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波变式训练1.如图所示的是一列简谐波在某一时刻的波形图像．下列说法中正确的是()A．质点A、C、E、G、I在振动过程中位移总是相同B．质点B、F在振动过程中位移总是相同C．质点D、H的平衡位置间的距离是一个波长D．质点A、I在振动过程中位移总是相同，它们的平衡位置间的距离是一个波长栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波1.波长的确定(1)根据定义确定①在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离等于一个波长．②波在一个周期内传播的距离等于一个波长.(2)根据波动图像确定①在波动图像上，振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长．栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波②在波动图像上，运动状态(速度)总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长．③在波动的图像上，两个相邻波峰(或波谷)间的距离为一个波长．(3)根据公式λ＝vT来确定．2.波长、波速和频率的决定因素栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波(1)周期和频率：只取决于波源，波的周期和频率就是指波源的周期和频率,与v、λ无任何关系.当波从一种介质进入另一种介质时,波源没变，波的周期和频率不会发生变化，如花样游泳运动员在水面上、下听到的乐音是相同的．栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波(2)速度v：决定于介质的物理性质，同一种均匀介质，物理性质相同，波在其中传播的速度恒定,波速与机械波的频率无关,如音乐会上,不同频率的音乐同时到达听众的耳朵.(3)波长λ：对一列波，其波长、波速、周期的关系不会变化，始终是v＝λT＝λf，既然v、T都由相关因素决定，其实这些因素同时又共同决定了波长λ，即波长λ由波源和介质共同决定．栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波例2在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点,相邻两质点间的距离均为L,如图甲所示．一列横波沿该直线向右传播，t＝0时到达质点1，质点1开始向下运动，经过时间Δt第一次出现如图乙所示的波形.求:(1)该波的波长；(2)质点振动的周期；(3)该波的波速．【思路点拨】解决此类问题的关键是能够从波形图中读出波长λ，并且能找到与周期T的关系，即波在一个周期内传播的距离为一个波长，再利用波速公式进行求解．【答案】(1)8L(2)2Δt/3(3)12L/Δt栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波变式训练2.(2012·上海浦东高二检测)对公式v＝λf的理解，以下说法中正确的是()A．由v＝λf可知，波速与频率成正比B．波速v由介质决定，频率f由波源决定C．当波由一种介质进入另一种介质时，频率不变，波速、波长改变D．v＝λf适用于横波，不适用于纵波栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波解析：选BC.v＝λf中，f由波源的振动情况决定，v由介质决定与频率f无关．公式v＝λf适用于一切波．栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波学案导引1.波的传播方向和质点振动方向有联系吗？2.如何利用两方向间的关系进行判断？波的传播方向、质点振动方向的判断栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波若P′在P下方，则P向下运动(如图所示)．1.带动法栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波2.同侧法在波的图像上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点运动方向，并设想在同一点沿水平方向画一个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧(如图所示)．栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波3.微平移法如图所示，实线为t时刻的波形图，作出微小时间ΔtΔtT4后的波形图如虚线所示．由图可见t时刻的质点由P1(P2)位置经Δt后运动到P1′(P2′)处，这样就可以判断质点的运动方向了(如图所示)．栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波4.上下坡法沿波的传播方向看,“上坡”的点向下运动,“下坡”的点向上运动，简称“上坡下、下坡上”(如图所示)．栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波(2011·高考重庆卷)介质中坐标原点O处的波源在t＝0时刻开始振动，产生的简谐波沿x轴正向传播，t0时刻传到L处，波形如图所示．下列能描述x0处质点振动的图像是()例3【答案】C栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波变式训练3.简谐横波某时刻的波形图如图所示．由此图可知()A.若质点a向下运动,则波是从左向右传播的B.若质点b向上运动,则波是从左向右传播的C.若波从右向左传播，则质点c向下运动D.若波从右向左传播，则质点d向上运动栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波热点示例创新拓展[经典案例](8分)已知在t1时刻简谐横波的波形如图中实线所示；在时刻t2该波的波形如图中虚线所示．t2－t1＝0.02s．求：波的多解问题(1)该波可能的传播速度．(2)若已知T＜t2－t1＜2T，且图中P质点在t1时刻的瞬时速度方向向上，求可能的波速．(3)若0.01s＜T＜0.02s，且从t1时刻起，图中Q质点比R质点先回到平衡位置，求可能的波速．【审题指导】解此题要注意波的双向性、周期性，并结合质点的振动情况分析求解．栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波【解题样板】(1)如果这列简谐横波是向右传播的，在t2－t1内波形向右匀速传播了n＋16λ，所以波速v＝n＋16λ/(t2－t1)＝50(6n＋1)m/s(n＝0，1，2，…)；(2分)同理可得若该波是向左传播的，可能的波速v＝50(6n＋5)m/s(n＝0，1，2，…)．(2分)栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波(2)P质点速度向上，说明波向左传播，T＜t2－t1＜2T，说明这段时间内波只可能是向左传播了11/6个波长，所以速度是唯一的：v＝550m/s.(2分)(3)“Q比R先回到平衡位置”，说明波只能是向右传播的，而0.01s＜T＜0.02s，也就是T＜0.02s＜2T,所以这段时间内波只能向右传播7/6个波长,解也是唯一的:v＝350m/s.(2分)栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波【答案】(1)50(6n＋1)或50(6n＋5)(n＝0，1，2，…)(2)550m/s(3)350m/s【借题发挥】由于波在传播过程中体现出时间上和空间上的周期性，所以在问题的求解上往往出现多解,造成多解的原因主要有:栏目导引新知初探自学导引要点探究讲练互动知能演练轻松闯关热点示例创新拓展第2章机械波(1)传播方向的双向性:题目中只告诉波速,不说传播方向,应考虑两个方向传播的可能性.(2)时间的周期性：因每隔一个周期，波形就会重复一次，造成时间间隔Δt与周期T的关系不确定．(3)空间的周期性：因相隔波长(或波长整数倍)的两个质点的运动状态完全相同，造成波的传播距离Δx与波长λ的关系不确定．