高中人教版物理选修3-4)ppt课件

(1)正
(2)由题意知，λ＝8 m 1 t2－t1＝ T① 8 λ v＝T② 联立①②式，代入数据解得 v＝100 m/s.
答案 (1)正
(2)100 m/s
3．(2011· 新课标)一振动周期为 T、振幅为 A、位于 x＝0 点的波源从平衡位置沿 y 轴正向开始做简谐振动．该波源产 生的一维简谐横波沿 x 轴正向传播，波速为 v，传播过程中 无能量损失．一段时间后，该振动传播至某质点 P，关于质 点 P 振动的说法正确的是( )
[答案] 见解析
[点评] 在稳定的干涉区域内， 振动加强点始终加强； 振 动减弱点始终减弱
变式训练 4 如图为声波干涉演示仪的原理图．
两个 U 形管 A 和 B 套在一起，A 管两侧各有一小孔．声波从 左侧小孔传入管内，被分成两列频率 ________的波．当声波 分别通过 A、B 传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相 差半个波长，则此处声波的振幅 ________；若传播的路程相 差一个波长，则此处声波的振幅____________________．
二、振动图像和波的图像的比较 振动图像 波的图像
图像
研究对象
一个质点
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沿传播方向上 的所有质点
物理意义 图像随时 间变化
同一质点在各 某时刻各质点 时刻的位移 的位移 沿原图像 向前延伸 将原图形沿传 播方向平移
质点振动方向 向着下一时刻 重复前一质点 的确定方法 的位置振动 的振动
一段完整曲线 表示一个周期 表示一个波长 占横坐标距离
物理选修3-4 习题精选总复习
变式训练 3 一列横波在 x 轴上传播，在 t1＝0 时刻波形 如图中实线所示，t2＝0.05 s 时刻波形如图中虚线所示．
(1)由波形曲线读出这列波的振幅和波长； 1 (2)若周期大于 (t2－t1)， 则最小波速是多少？方向如何？ 2 最大波速是多少？方向如何？
(2)40 m/s，方向沿 x 轴正方向 方向
题型四
波特有的现象——干涉和衍射
【例 4】 如图所示，实线和虚线表示振幅、周期相同、 沿同一条直线向相反方向传播的两列正弦波刚相遇的情形， T 分析相遇后 时刻，各质点 a、b、c、d、e 的位移大小和速度 2 方向的情况，并说明哪些点是振动加强的，哪些点是振动减 弱的？
四、如何由波动方向确定质点的振动方向 已知波形、波的传播方向，判断某一质点的振动方向， 或反过来由波形、某一质点振动方向判断波的传播方向，方 法互逆，主要有两种． (1)波形平移法：将原波形 (图中实线 )沿波的传播方向平 λ 移 Δx＜ (图中虚线)， 则某一质点的运动方向就由实线上的位 4 置指向虚线上对应位置的方向，图中 A、B、C 各点运动方向 如图所示．
解析
由于地震波中的纵波传播速率大，即纵波先到达
地震仪，根据纵波的特点，振动方向与波的传播方向在同一 直线上，故竖直弹簧振子 P 先振动；设震源距地震仪 s km， s s 根据两振子相差 5 s 开始振动，列出式子 － ＝t，代入数 v横 v纵 据解得 s＝36 km，故选项 A 正确．
答案 A
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答案 CD
2．(2011· 山东)如图所示，一列简谐横波沿 x 轴传播，实 线为 t1＝0 时的波形图， 此时 P 质点向 y 轴负方向运动， 虚线 为 t2＝0.01 s 时的波形图．已知周期 T>0.01 s.
(1)波沿 x 轴________(填“正”或“负”)方向传播． (2)求波速．
解析
答案 ABE
考向 2 根据横波与纵波的特点推测震源的距离 4. 某地区地震波中的横波和纵波传播速度分别约为 4 km/s 和 9 km/s， 一种简易地震仪由竖直弹簧振子 P 和水平弹 簧振子 H 组成，在一次地震中，震源在地震仪下方，观察到 两振子相差 5 s 开始振动，则( )
A．P 先开始振动，震源距地震仪约 36 km B．P 先开始振动，震源距地震仪约 25 km C．H 先开始振动，震源距地震仪约 36 km D．H 先开始振动，震源距地震仪约 25 km
A．振幅一定为 A B．周期一定为 T C．速度的最大值一定为 v D． 开始振动的方向沿 y 轴向上或向下取决于它离波源的 距离 E． 若 P 点与波源距离 s＝vT， 则质点 P 的位移与波源的 相同
解析
波传播过程中，介质中质点做受迫振动，由于波
传播过程中无能量损失，所以质点 P 振动的振幅一定为 A， 周期一定为 T，质点振动的最大速度与波速无关，选项 A、B 正确，C 错误；开始振动的方向与波源开始振动方向相同， 选项 D 错误；若 P 点与波源距离 s＝vT，则质点 P 与波源振 动步调一致，P 的位移与波源的相同，选项 E 正确．
三、波的干涉现象中，振动加强、减弱的意义及判断 (1)加强、减弱点的位移与振幅 加强处和减弱处都是两列波引起的位移的矢量和，质点 的位移都随时间变化，各质点仍围绕平衡位置振动，与振源 振动周期相同． 加强处振幅大，等于两列波的振幅之和，即 A＝A1＋A2 质点的振动能量大，并且始终最大．
减弱处振幅小，等于两列波的振幅之差，即 A＝|A1－A2| 质点振动能量小，并且始终最小，若 A1＝A2，则减弱处 不振动． 加强点的位移变化范围：－|A1＋A2|～|A1＋A2| 减弱点的位移变化范围：－|A1－A2|～|A1－A2|
(2)加强点和减弱点的判断 波峰与波峰(波谷与波谷)相遇处一定是加强的， 并且用一 条直线将以上加强点连接起来， 这条直线上的点都是加强的； 而波峰与波谷相遇处一定是减弱的，把以上减弱点用直线连 接起来，直线上的点都是减弱的，加强点与减弱点之间各质 点的振幅介于加强点与减弱点振幅之间．
当两相干波源振动步调相同时，到两波源的路程差 Δs 是波长整数倍处是加强区；而路程差是半波长奇数倍处是减 弱区．
答案 相等 等于零 等于原来声波振幅的 2 倍
难点能力突破
难点突破
一、波速与振速的区别 λ 波源振动几个周期，波形就向外平移几个波长，T这个 比值就表示了波形(或能量)向外平移的速度，即波速．在同一 均匀介质中波动的传播是匀速的，与波动频率无关．质点的振 动速度，即为振速．波动中各质点都在平衡位置附近做周期性 振动，是变速运动，质点并没沿波的传播方向随波迁移．要区 分开这两个速度．
A．周期为 4.0 s B．振幅为 20 cm C．传播方向沿 x 轴正向 D．传播速度为 10 m/s
解析
本题考查简谐波的规律，波动和振动的联系等知
识点，意在考查考生理解机械波的形成，描述波的基本物理 量．根据质点 P 的振动方程知，下个时刻质点 P 的位移为正 值，因此此时刻质点 P 向上振动，则波沿 x 轴正方向传播， 2π C 项对； 由 ω＝2πf＝ T ＝5π 知， 质点的振动频率为 2.5 Hz， λ 周期为 0.4 s，则波速为 v＝T＝10 m/s，A 项错，D 项对；由 题图知，波的振幅为 10 cm，B 项错．
当速度 v 最大时， 周期 T 最小． 分析上面两类情况可知， 3T 当周期最小时，波沿 x 轴负方向传播，且在 Δt＝nT＋ 4 3T 1 中，取 n＝1，即 Δt＝T＋ ，则 T 小＝ s 4 35 λ 最大速度 v 大＝ ＝280 m/s，方向沿 x 轴负方向． T小
答案 (1)0.2 m 8 m 280 m/s，方向沿 x 轴负
(2)特殊点法 由波的形成、传播原理可知，后振动的质点总是重复先 振动质点的运动，而当质点处于波峰和波谷位置的瞬间，其 速度为零．故若已知波的传播方向而判断某质点的振动方向 时，可找与该点距离最近的波峰和波谷，根据它与波峰、波 谷位置的关系确定其振动方向.
高考能力
考向 1 波的传播和波动图像 1.(2011· 海南 ) 一列简谐横波在 t ＝ 0 时的波形图如图所 示．介质中 x＝2 m 处的质点 P 沿 y 轴方向做简谐运动的表达 式为 y＝10sin(5πt) ( ) cm.关于这列简谐波，下列说法正确的是
解析
(1)A＝0.2 m；λ＝8 m.
1 (2)由于 T> (t2－t1)，即 Δt<2T 2 当波沿 x 轴正方向传播时，可能的周期为 T Δt＝nT＋ ，且 n＝0 或 1 4 当波沿 x 轴负方向传播时，可能的周期为 3T Δt＝nT＋ ，且 n＝0 或 1 4
λ 由波速公式 v＝T可知， 当速度 v 最小时， 周期 T 最大． 分 析上面两类情况可知，当周期最大时，波沿 x 轴正方向传播， T T 且在 Δt＝nT＋ 中，取 n＝0 即 Δt＝ ，则 T 大＝0.2 s 4 4 λ 最小速度 v 小＝ ＝40 m/s，方向沿 x 轴正方向 T大
[解析]
T 根据波的独立传播原理，相遇后 时刻，两列波 2
应如图所示叠加，又由波的叠加原理，叠加区域内 a、b、c、 d、e 各质点的位移都是零，但速度各不相同，
其中 a、c、e 三质点速度最大，方向如图所示，而 b、d 两质 点速度为零．这说明在叠加区域内，a、c、e 三质点的振动是 最强的，b、d 两质点振动是最弱的．