新教材同步系列2024春高中物理第3章機械波章末綜合提升學生用書粵教版選擇性必修第一冊

第3章機械波主題1波的傳播方向與質點振動方向的關系判斷質點振動方向的方法．圖像方法(1)微平移法：沿波的傳播方向將波的圖像進行一微小平移，然后由兩條波形曲線來判斷．例如：波沿x軸正方向傳播，t時刻波形曲線如圖中實線所示，將其沿v的方向移動一微小距離Δx，獲得如圖中虛線所示的圖線可以判定：t時刻質點A振動方向向下，質點B振動方向向上，質點C振動方向向下(2)“上、下坡”法：沿著波的傳播方向看，上坡的點向下振動，下坡的點向上振動，即“上坡下、下坡上”例如：圖中A點向上振動，B點向下振動，C點向上振動(3)逆向描跡法：逆著波的傳播方向用鉛筆描波形曲線，筆頭向上動，質點的振動方向向上，筆頭向下動，質點的振動方向就向下(4)同側法：質點的振動方向與波的傳播方向在波的圖像的同一側【典例1】一列沿x軸正方向傳播的簡諧機械橫波，波速為4m/s.某時刻波形如圖所示，下列說法正確的是()A．這列波的振幅為4cmB．這列波的周期為1sC．此時x＝4m處質點沿y軸負方向運動D．此時x＝4m處質點的加速度為0[聽課記錄]主題2波的圖像與振動圖像的綜合應用求解波動圖像與振動圖像綜合類問題可采用“一分、一看、二找”的方法．1．分清振動圖像與波動圖像．此問題最簡單，只要看清橫坐標即可，橫坐標為x則為波動圖像，橫坐標為t則為振動圖像．2．看清橫、縱坐標的單位，尤其要注意單位前的數量級．3．找準波動圖像對應的時刻．4．找準振動圖像對應的質點．【典例2】(多選)圖甲為一列簡諧橫波在t＝0.10s時刻的波形圖，P是平衡位置為x＝1m處的質點，Q是平衡位置為x＝4m處的質點，如圖乙為質點Q的振動圖像，則()A．t＝0.15s時，質點Q的加速度達到正向最大B．t＝0.15s時，質點P的運動方向沿y軸負方向C．從t＝0.10s到t＝0.25s，該波沿x軸正方向傳播了6mD．從t＝0.10s到t＝0.25s，質點P通過的路程為30cm[聽課記錄]主題3波的多解問題波動圖像的多解涉及：1．波的空間的周期性．相距為波長整數倍的多個質點振動情況完全相同．2．波的時間的周期性．波在傳播過程中，經過整數倍周期時，其波的圖像相同．3．波的雙向性．4．介質中兩質點間的距離與波長關系未定．在波的傳播方向上，如果兩個質點間的距離不確定，就會形成多解，解題時若不能聯想到所有可能情況，易出現漏解．5．介質中質點的振動方向未定．在波的傳播過程中，若某一質點振動方向未確定，則波的傳播方向有兩種．波源的振動要帶動它左、右相鄰質點的振動，波要向左、右兩方向傳播．波在介質中左、右同時傳播時，關于波源對稱的左、右兩質點振動情況完全相同．【典例3】如圖所示，實線表示t時刻的波形曲線，虛線表示經過時間Δt時的波形曲線．已知波長為λ，試求波的傳播速度．[聽課記錄]解決波的多解問題的一般思路(1)首先考慮雙向性，若題目未告知波的傳播方向或沒有其他條件暗示，應首先按波傳播的可能性進行討論．(2)對設定的傳播方向，確定Δt和T的關系，一般先確定最簡單的情況，即一個周期內的情況，然后在此基礎上加nT.(3)應注意題目是否有限制條件，如有的題目限制波的傳播方向，或限制時間Δt大于或小于一個周期等，所以解題時應綜合考慮，加強多解意識，認真分析題意．(4)空間的周期性與時間的周期性是一致的，實質上是波形平移規(guī)律的應用，所以應用時我們可以針對不同題目選擇其中一種方法求解．章末綜合提升典例1D[由題圖可得，這列波的振幅為2cm，A錯誤；由題圖得，波長λ＝8m，由T＝λv得T＝2s，B錯誤；由波動與振動的關系得，此時x＝4m處質點沿y軸正方向運動，且此質點正處在平衡位置，故加速度a＝0，C錯誤，D正確．典例2AB[由圖乙可知，t＝0.15s時，質點Q在負向最大位移處，加速度達到正向最大，故A正確；t＝0.10s時，Q點正向y軸的負向運動，則知波沿x軸負方向傳播，此時P點沿y軸向正向最大位移處運動．t＝0.15s時，即經過Δt＝0.05s＝T4，P點沿y軸負方向運動，故B正確；從0.10s到0.25s，在Δt＝0.15s＝34T內，波沿x軸負方向傳播34λ＝6m．在t＝0.10s時，質點P處在平衡位置和最大位移處之間，經過34T時，通過的路程不等于3倍振幅，故C、典例3解析：此題沒有給定波的傳播距離，由實線波形和虛線波形相比較，在Δt時間內，波向右傳播的距離可能是λ4、5λ4、9λ4、…，即n+14λ(n＝0，1則可以求出波的傳播速度是一個通解