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高中物理机械波专题——关于机械波常见问题的归纳

编辑:admin 日期:2011-5-6 14:32:00 浏览:0 来源:

                                              陈德云

    波与振动的综合应用是高考命题的热点之一。可以说有关机械波与振动的题目在屋里高考的命题当中几乎是每年必考的，不过常常以选题的形式出现，虽然可能只有不多的6分，然而焉知这几分就不是决定高考成败的关键，事实上在高二物理关于机械波的学习当中，机械波的知识点也是相当重要的，有些看起来比较繁杂，然而当我们真正理解并掌握其中的原理之共性，或许就能明白其中真正的各种奥妙，好让机械波的题目不成为高考的软肋，所以本次在这里讨论一些基本有关的概念以及解题的方法，期盼能对此类题目有游刃之功。

    （一）  波的传播方向与质点振动方向的判断方法
    关于这类题目，在这里可以用一个方法来判断，就是用“带动法”，因为根据波的形成，离波源较近的质点带动它邻近的离波源较远的质点
例一：一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图所示．已知此时质点F的运动方向向下，则（    ）．

A、此波朝x轴负方向传播
B、质点D此时向下运动
C、质点B将比质点C先回到平衡位置
D、质点E的动方向向下
解：在波的传播当中，介质本身并不随波迁移，质点的运动是随着平衡位置反复运动的，当介质中某一质点开始振动时，就会带动周围相邻的质点振动，这些质点又依次带动各自相邻的质点振动，依次类推，振动就逐渐传播开来形成波，所以能量随着波也向外传播。因此，沿波的传播方向各质点的步调是呈现依次落后的，总是靠近波源的质点先振动，然后带动相邻得后一质点，后一质点总是力图跟上带动其振动的前一相邻质点并重复其运动。
因此若假设此波向右传播，则表明波源位于左侧，因此是波形图上左侧靠近波源的点先开始振动，所以是左边的点带动右边的点振动。根据这个原理，在该时刻的波形图中，因为F点左边的点已经在其上方，则表明左边点的振动方向向上。因为是左边的点先于F点开始运动，即F点是被左边的点带动的，因此点F的速度与左边点的振动方向应是相同的，所以点F的振动方向也是向上，这与题设条件矛盾，所以假设不成立。因此该波是向左传播，事实上，当波是向右传播时，即表明波源在右侧，因此右边的点带动左边的点振动，所以对F点来讲，在它右边的点在其下方，即表明右边的点振动方向向下，而 F点是被右边的点带动的，所以点F的振动方向与其相同，即也是向下的，这与题设符合，所以向下A正确。
同理可判断选项BD正确，选项C不正确。

    （二）  求波长与波速
    因为在机械波的题目当中，常会碰到有些是存在不确定性的，即波长或者波速有好几个可能的取值，那么这样的题目要如何解决呢，下面看几道例题，来看这类题目的一般解法
例二：A、B两列波在某时刻的波形如图所示，经过t=T_A时间（T_A为波A的周期），两波再次出现如图波形，则两波的波速之比v_A∶v_B可能是

A.1∶1     B.2∶1     C.3∶1        D.3∶2


解法如下：

例三：一列沿x轴正向传播的简谐波，在x₁=2.0m和x₂=12m处的两质点的振动图像如图实线和虚线所示。由图可知，关于简谐波的波长和波速有如下一些判断：①波长可能等于4. 0m；②波长可能等于10m；③最大波速等于1.0m/s；④最大波速等于5.0m/s。以上判断正确的是

A．①和③       B．①和②    
C．②和④        D．①和④

解法如下：



下面看一些练习题，来几时得巩固，以及实战的演练：
1、如图所示，a、b两点相距24m，一列简谐波沿a、b所在的直线传播．t＝0时，a点处于波峰、b点处于波谷；t＝0.5s时，a点处于波谷、b点处于波峰．下列判断正确的是


A.波一定是由a向b传播的　　　B.周期可能是0.4s
C.波长可能是16m 　　　　　　D.波速一定是48m/s


2、如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x=5m的M点时开始计时，已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s，下面说法中正确的是

A．这列波的波长是4m
B．这列波的传播速度是10m/s
C．质点Q（x=9m）经过0.5s才第一次到达波峰
D．M点以后各质点开始振动时的方向都是向下


答案：1、C  2、ABD