高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波综合与测试教学ppt课件

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本章知识可分为三部分:第一是机械波的形成,主要是其形成条件及特点等;第二是描述机械波的物理量和波的图像;第三是关于波的一些现象。1.通过下图思考关于机械波的形成条件及特点的相关内容。
2.通过下图思考描述机械波的一些物理量的相关内容。
3.通过下图思考关于波的图像的相关内容。
4.通过下图思考关于波的一些现象的相关内容。
例题1(多选)如图所示,一列向右传播的简谐横波在t=0时刻恰好传到A点,波速大小v=0.6 m/s,P质点的横坐标为x=1.26 m,则下列说法正确的是(　)
A.该列波的振幅是20 cm,波长是0.24 mB.质点A的振动方程为y=-10sin 5πt cmC.再过一个周期,质点A向右传播的路程为40 cmD.质点P第一次到达波峰的时间是t=2 s
规律方法 波的图像描述的是在波的传播方向上介质中的各个质点在某一时刻离开平衡位置的位移,因此只要明确了波的图像、波的传播方向和介质中各质点振动方向三者的关系,再结合v=λf就可解决有关波的大多数问题。常见问题如下:(1)已知波形图和波的传播方向,确定质点的振动方向;(2)已知波的图像和介质中质点的振动方向,确定波的传播方向;(3)已知某时刻的波形图,画该时刻前、后的波形图;(4)已知两时刻的波形图求解相关的物理量;(5)已知振动图像和某时刻的波形图求相关的物理量。
变式训练1一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图所示,介质中质点P、Q分别位于x=2 m,x=4 m处。从t=0时刻开始计时,当t=15 s时质点Q刚好第4次到达波峰。(1)求波速大小;(2)写出质点P做简谐运动的表达式(不要求推导过程)。
解析 (1)设简谐横波的波速为v,波长为λ,周期为T,由图像知λ=4 m。由题意得 ,联立代入数据得v=1 m/s。(2)质点P做简谐运动的表达式为x=0.2sin(0.5πt) m。答案 (1)1 m/s　(2)x=0.2sin(0.5πt) m
例题2如图甲所示为一简谐横波在t=2 s时的波形图,P是平衡位置在x1=0.5 m处的质点,Q是平衡位置在x2=4 m处的质点;如图乙所示为质点Q的振动图像。下列说法正确的是(　　)
A.这列波沿x轴负方向传播B.这列波的传播速度为2 m/sC.Q质点做简谐运动的表达式为y=0.4sin πt mD.从t=2 s到t=3.5 s,P质点通过的路程为 m
规律方法 求解波的图像和振动图像问题时的分析步骤1.先看两轴。由两轴确定图像种类。2.读取直接信息。从振动图像上可直接读取周期和振幅;从波的图像上可直接读取波长和振幅。3.读取间接信息。利用振动图像可确定某一质点在某一时刻的振动方向;利用波的图像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、频率间一定满足
变式训练2如图甲所示,一列简谐横波在t=0.2 s时的波形,其中0是波源;图乙是波上某一点P的振动图像。(1)求波速大小,并说明P质点的位置;(2)画出t=0.4 s和t=0.55 s的波形。
解析 (1)由甲图知波长λ=4 m,由乙图知周期T=0.2 s,所以波速v= =20 m/s。由乙图知0.2 s时P质点经过平衡位置正向上运动,且它已振动了一个周期,所以它应是甲图中的波源位置,其横坐标x=0。(2)t=0.4 s时,从甲图算Δt1=0.2 s=T,波形正好向右平移了一个波长,因此0~4 m之间的波形与t=0.2 s时波形相同,此时波形如图实线所示。t=0.55 s时,从甲图算Δt2=0.35 s= T,只需把t=0.2 s时的波形向右平移 λ即可,结果如图中虚线所示。
答案 (1)20 m/s　P点横坐标x=0　(2)见解析图
例题3(多选)一列简谐横波沿着x轴正方向传播,波中A、B两质点在平衡位置间的距离为0.5 m,且小于一个波长,如图
甲所示,A、B两质点振动图像如图乙所示。由此可知(　　)A.波中质点在一个周期内通过的路程为8 cmB.该简谐波的波长为4 mC.该简谐波的波速为0.5 m/sD.t=1.5 s时A、B两质点的位移相同
解析 由题图可知,该波的振幅为2 cm,波中质点在一个周期内通过的路程为4倍的振幅,即8 cm,故A正确;由题图知,t=0时刻B质点通过平衡位置向上运动,A质点位于波峰,则有Δx=x2-x1=(n+ )λ(n=0,1,2,3,…),由于Δx