第二章机械波

第二章机械波
第二章机械波

第一节机械波的形成与传播说课稿

教案

一、教材学生分析:

1.教材所处的地位及前后知识联系:

本节课讨论的是机械波的形成与传播,并定性的研究波的一些特征和分类,是机械振动和机械波知识的基础内容之一。对于本节课教材我归纳为两点:第一,它和前面的单质点在不同时刻的机械振动有所区别,主要研究的是波是怎样形成的,知道机械波具有哪些主要物理特征,从研究单一质点的振动到研究多个质点同时又不同步的振动,内容非常抽象,在教学过程中不可急于求成,因此本节课是本章的难点之一;第二,在学习本节课内容的过程中,既要用到以前学过的运动学和动力学的知识,是对前面机械振动的进一步深化和应用,又要与后面要学习的电磁振荡、电磁波、光波具有很多的共同规律及特征,所以波的形成与传播这节课起着承前启后的作用。根据以上原因,我确定了本节课的教学目标为:

2.教学目标:

(1)知识目标

Ⅰ:机械波的形成(即机械波的形成条件)

Ⅱ:认识机械波的传播特点

Ⅲ:知道波的分类:横波和纵波

(2)能力目标

通过学生的亲生体验、实验观察、播放录像、模拟动画等等手段,培养学生观察、推理和综合分析的能力

(3)情感目标

通过这节课,培养学生正确认识世界,利用科学解释世界的分析问题的方法与思想根据以上目标,我觉了本节课的重点为难点为疑点为关键点为

3:教学重点、难点、疑点、关健点

重难点:机械波的“形成”与“传播”这点即是重点也是难点

疑点:机械波在介质中传播时,介质中的质点只是在各自的平衡位置附近振动,并不随波向外迁移。

关健点:巧妙介助亲身实验感悟建立起振动与波动的联系

4:学情分析及应对对策

而我们目前学生的学习情况如何呢?我们的学生已经具备运动学的基本知识及质

点振动的特点和规律,但尚求其涉及波动的知识。本课又从研究单一质点的振动到研究多个质点同时又不同步的振动,对学生的理解力和空间想象能力有较高的要求。因此,本节课从研究质点的振动为出发点,去掌握波的形成过程,使学生能顺利地掌握新知识。因此在本节课通过亲身实验、观察实验,引导分析波动形成及它的动态过程,来进一步提高学生观察、实验、抽象思维、推理和综合分析问题的能力。根据学生的情况,本课二、教法与学法

主要采用形象、生动、有趣的物理实验来调动学生的积极性,化抽象为具体,增加学生的感性认识,借助计算机模拟辅助教学,提高课堂的教学高效率。

通过本节课的学习,使学生懂得通过实验、观察、推理达到接受知识的目的,培养学生的观察、分析和知识迁移能力。

三、教学程序

教学环节一:用生活实例引入课题,学生举例,激发兴趣

舞动丝带一端,产生一列凹凸相间的波在丝带上传播。从这个简单的例子引出生活中广泛存在的一种运动形式——波动,引起学生的兴趣,接着趁热打铁,请学生列举有关波的实例,进一步增强学生的感性认识。

教学环节二:新课教学——认识机械波(老师演示、学生分组实验)

老师那一条长的绳子,用手握住一段拉平厚向上抖动一次,形成绳波。学生桌上准备绳子在在桌面上抖动,形成绳波。

目的性:引出振动和波动的联系,如何能把振动这种运动形式传播下去?只

要给振动提供一定的传播媒介,这种振动的形式就可以沿着由近及远的顺序传播

下去,振源不停,介质不断,这种波动形式就会沿序下去。引出所谓机械波是机械振动在介质中的传播这一概念并指出机械波形成需要的两个条件(1)振源(2)传播媒介

还可以在这里加入介质实验的探究。比如

探究:探究声波传播需要的媒介。

声音实验:观察放在低音炮前面的一排小蜡烛火焰的变化,证明振源的振动确实带动了周边空气的振动。

教学环节三:对机械波深入认识

方法:用模拟动画的形式呈现上述两种波,思考下面的问题

1、参与波传播的介质中的质点是否随波向外传播出去?

2、波传播的到底是什么?

比如我们制作了一个配合课本图像的机械波模拟动画,把课本上从0时刻开始指

坐标原点有个振源,质点P

0在向上振动,依次牵动质点P

1

,P

2

,P

3

,使他们也运

动起来,在t=1/4T时刻,质点P

0到达了最高点,P

2

则刚要开始运动。

师生互动交流总结:

(1)介质各个质点不是同时起振,但起振方向与振源方向相同。

(2)离振源近的质点先起振。

(3)质点只在平衡位置振动,并不随波迁移。

(4)波传播的是振动形式和能量,且能传递信息.

(5)传播过程中各质点的振动都是受迫振动,驱动力来源于振源,各质点起振时与振源起振时的情况完全相同,其频率等于振源频率

目的性:深入挖掘机械波的传播特点,能通过对机械波的深入了解,教会学生如何通过现现看本质。

教学环节四:机械波的分类

方法:观察两种机械波的传播,分析质点的振动方向与波的传播方向有何曲别?各有什么特点?

通过对质点振动方向,与波的传播方向的关系,将机械波分为两类,一类为横波,一类为纵波

总结:横波的定义合波峰波谷的概念,以及纵波的定影和疏部与密部的概念(1)横波:质点的振动方向与波的传播方向垂直。

横波是凸凹相间的波,凸起部分的最高处叫做波峰,凹下部分的最低处叫做波谷。

(2)纵波:质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上。

纵波是疏密相间的波,质点分布最密的地方叫做密部,质点分布最疏的地方叫疏部。

教学环节五:小结

1、机械波的产生条件:①波源;②介质。

注意:有机械波必有机械振动,有机械振动不一定有机械波。

2、按质点振动方向与波的传播方向的关系,可把机械波分为横波与纵波。

3、机械波的特点:

①各质点的振动周期相同,且与波源的振动周期相同

②离波源越远,质点的振动越滞后。

③各质点只在各自的平衡位置附近振动,并不“随波逐流”

④机械波向前传播的是振动的形式(信息)与能量

板书:

第一节:机械波

(一)机械波:机械波振动在介质中的传播。

(二)产生条件1、振源2、介质

(三)机械波传播特点

(四)波的分类

1、横波:振动方向与波的传播方向垂直。

2、纵波:振动方向与波的传播方向在同一直线上。

机械波答案

一. 选择题 [ C ]1. 图中画出一平面简谐波在t = 2 s 时刻的波形图,则平衡位置在P 点的质点的振动方程是 (A) ]31)2(cos[01.0π+-π=t y P (SI). (B) ]3 1)2(cos[01.0π+ +π=t y P (SI). (C) ]31)2(2cos[01.0π+ -π=t y P (SI). (D) ]3 1)2(2cos[01.0π- -π=t y P (SI). 由t=2s 波形,及波向X 轴负向传播,波动方程}])2[(cos{0 ?ω+-+ -=u x x t A y ,? 为P 点初相。以0x x =代入。 [ D ]2. 一平面简谐波,沿x 轴负方向传播.角频率为ω ,波速为u .设 t = T /4 时刻的波形如图所示,则该波的表达式为: (A) )(cos xu t A y -=ω. (B) ]2 1)/(cos[π+ -=u x t A y ω. (C) )]/(cos[u x t A y +=ω. (D) ])/(cos[π++=u x t A y ω. 同1。}]4[(cos{?ω++ - =u x T t A y 。?为0=x 处初相。 [ A ]3. 一平面简谐波沿x 轴正方向传播,t = 0 时刻的波形图如图所示,则P 处质点的振动在t = 0时刻的旋转矢量图是 由波形图知P 点振动正通过平衡位向正向运动。 [ C ]4. 一平面简谐波在弹性媒质中传播,在某一瞬时,媒质中某质元正处于平衡位置,此时它的能量是 (A) 动能为零,势能最大. (B) 动能为零,势能为零. (C) 动能最大,势能最大. (D) 动能最大,势能为零. 波的能量特点 y (m ) ) 0.0 ω S A O ′ ω S A ω A O ′ ω S A O ′ (A ) (B ) (C )(D ) S

第十四章机械波作业及参考答案

第十械波 一. 选择题 [C] 1.(基础训练1)图14-10为一平面简谐波在t = 2 s 时刻的波形图,则平衡位置在P 点的质点的振动方程是 (A) ]31 )2(cos[01.0π + -π=t y P (SI). (B) ]31 )2(cos[01.0π++π=t y P (SI) . (C) ]31 )2(2cos[01.0π+-π=t y P (SI). (D) ]3 1 )2(2cos[01.0π--π=t y P (SI). 【提示】由t=2s 波形,及波向X 轴负向传播,波动方程 })2[(cos{0 ?ω+-+ -=u x x t A y ,?为P 点初相。以0x x =代入。 [C] 2.(基础训练4)一平面简谐波在弹性媒质中传播,在某一瞬时,媒质中某质元正处于平衡位置,此时它的能量是() (A) 动能为零,势能最大. (B) 动能为零,势能为零. (C) 动能最大,势能最大. (D) 动能最大,势能为零. 【提示】在波动的传播过程中,任意时刻的动能和势能不仅大小相等而且相位相同,在平衡位置,动能最大,势能最大。 [D] 3.(基础训练7)在长为L ,一端固定,一端自由的悬空细杆上形成驻波,则此驻波的基频波(波长最长的波)的波长为 (A) L . (B) 2L . (C) 3L . (D) 4L . 【提示】形成驻波,固定端为波节,自由端为波腹。波长最长, 4 L λ =。 [D] 4.(自测提高3)一平面简谐波以速度u 沿x 轴正方向传播,在t = t '时波形曲线如图14-24所示.则坐标原点O 的振动方程为 (A) ]2 )(cos[π + '-=t t b u a y . (B) ]2)(2cos[π -'-π=t t b u a y . (C) ]2 )(cos[π +'+π=t t b u a y . 图14-24

大学物理7章作业上课讲义

大学物理7章作业

第七章机械波 一. 选择题 1. 机械波的表示式为(SI),则 (A) 其振幅为3m (B) 其波速为10m/s (C) 其周期为1/3s (D) 波沿x轴正向传播 2. 一平面简谐波沿x轴正向传播,时波形图如图 示,此时处质点的相位为 (A) 0 (B) π (C) π/2 (D) - π/2 3. 频率为100Hz、波速为300m/s的简谐波,在传播方向上有两点同一时刻振动相位差为π/3,则这两点相距 (A) 2m (B) 21.9m (C) 0.5m (D) 28.6m 4. 一平面简谐波在介质中传播,某瞬时介质中某质元正处于平衡位置,此时它的能量为 (A) 动能最大,势能为零 (B) 动能为零,势能最大 (C) 动能为零,势能为零 (D) 动能最大,势能最大 5. 一平面简谐波在弹性介质中传播,下述各结论哪个是正确的? (A) 介质质元的振动动能增大时,其弹性势能减小,总机械能守恒 (B) 介质质元的振动动能和弹性势能做周期性变化,但二者的相位不相同 (C) 介质质元的振动动能和弹性势的相位在任一时刻都相同,但二者的数值不相等 (D) 介质质元在其平衡位置处弹性势能最大 6. 两相干波源S1、S2发出的两列波长为λ的同相位波列在P点相遇,S1到P点的距离是r1,S2到P点的距离是r2,则P点干涉极大的条件是 (A)

(B) (C) (D) 7. 两相干波源S1和S2相距λ/4(λ为波长),S1的相位比S2的相位超前,在S1、S2连线上,S1外侧各点(例如P点)两波干涉叠加的结果是 (A) 干涉极大 (B) 干涉极小 (C) 有些点干涉极大,有些点干涉极小 (D)无法确定 8. 在波长为λ的驻波中,任意两个相邻波节之间的距离为 (A) λ (B) 3λ/4 (C) λ/2 (D) λ/4 二. 填空题 9. 一声波在空气中的波长是0.25m,传播速度时340m/s,当它进入另一种介质时,波长变成了0.37m,则它在该介质中的传播速度为__________________. 10. 平面简谐波沿x轴正向传播,波动方程为,则处质点的振动方程为_________________,处质点与处质点振动的相位差为_______. 11. 简谐波沿x轴正向传播,传播速度为5m/s ,原点O振动方程为 (SI),则处质点的振动方程为_____________________. 12. 一平面简谐波周期为2s,波速为10m/s,A、B是同一传播方向上的两点,间距为 5m,则A、B两点的相位差为_______________. 13. S1、S2是两个相干波源,已知S1初相位为,若使S1S2连线中垂线上各点均干涉

第十章习题解(上网)

第十章习题解 10-8 波源作简谐运动,其方程为()m t πcos240100.43-?=y , 形成的波形以30m·s-1 的速度沿直线传播.(1)求波的周期及波长;(2)写出波动方程. 解:分析:已知波源振动方程求波动物理量及波动方程,可先将振动方程与其一般式 ()?ω+=t cos A y 比较,求出振幅A 、角频率ω及初相φ0 ,该类物理量与波动方程的一般 式 ()[]0cos ?ω+-=u x t A y /相应的物理量相同.利用已知波速u 、ω=2πν =2π /T 、λ=u T 即可写出相应波动方程. (1)由已知波源振动方程:质点振动的角频率1s π240-=ω.波的周期就是振动的周期,故有: 波动周期: s 1033.8/π23-?==ωT (1) 波长: λ=uT =0.25 m (2) (2) 将已知波源振动方程与谐振动方程一般式比较可得波动周期、角频率、初相: A =4.0 ×10-3m 1s π240-=ω φ0 =0 故以波源为原点,沿x 轴正向传播的波动方程为: ()[]() () m π8π240cos 100.4/cos 3 0x t u x t A y -?=?+-ω=- (3) 10-9 已知波动方程为:y=0.05sin(10πt –0.6x)m , (1) 求波长、频率、波速和周期; (2)说明x=0时方程的意义,并作图表示; 解:分析:可采用比较法求解,先将已知波动方程改写成余弦形式,与波动方程一般式 ()[]0cos ?ω+-=u x t A y /比较可求出相应物理量,当x 确定时波动方程即成为

质点的振动方程. (1)波动方程改写成余弦形式: y=0.05cos[10π(t -x / 5π)-π / 2](m) 得: u=5π=15.7m ?s -1 ν=5Hz T=1 / ν=0.2 s (1) λ= uT =3.14m (2) 当x=0时波动方程成为坐标原点处质点的振动方程: y=0.05cos(10πt -π / 2)(m) (2) 由(2)式作如图所示; 10-20 如图所示两相干波源分别在P 、Q 两点处,波源发出频率ν、波长λ,初相相同的两 列相干波.设PQ =3λ/2,R 为PQ 连线上的一点.求: (1)自P 、Q 发出的两列波在R 处的相位差; (2)两列波在R 处干涉的合振幅; 解:分析:两波源初相相同,故两波在点R 处的相位差Δφ仅由其波程差决定.因R 处质点同时受两列相干波的作用,其振动为同频率、同振动方向的两谐振动合成,合振幅为: ? ?++=cos 2212221A A A A A (1) 两相干波在R 处的相位差为: π=λ=?3/Δπ2Δr (1) (2) 由于π3Δ=,则合振幅为: (s)

第15章 机械波

第15章 机械波 一. 填空题选择题: 1、一声纳装置向海水中发出超声波,其波的表达式为: (SI) 则此波的频率ν =_______,波长λ = _______, 海水中声速u =_________。 2、横波以波速u 沿x 轴负方向传播。t 时刻波形曲线如图。则该时刻( ) (A) A 点振动速度大于零 (B) B 点静止不动 (C) C 点向下运动 (D) D 点振动速度小于零 3、一平面简谐波,波长为12m ,沿x 轴负向传播,图示为x=1.0m 处质点的振动曲线,求此波的波动方程____________________________ 4. 已知一平面简谐波的波动表达式为]2/6cos[3πππ++=x t y (SI),则正确的是( ) (A) 其波速为2m/s (B )其波速为1/6m/s (C)其频率为πHz (D )其频率为1.5Hz 5. 平面简谐波以波速u 沿x 轴正向传播,波长为 λ。已知: 在x 0=λ/4 处的质元的振动表达式为y (x 0,t )=A cos ωt 。写出波函数________________ 6.汽笛的频率为ν,当火车以速率v 通过车站上的静止观察者身边时,观察者所接收到的笛声频率的变化为多大______________________________________ (已知声速为u ) 7. 如果在固定端0x = 处反射的反射波方程是2 cos 2()x y A t πνλ =- 设反射波无能量损失,那么,入射波的方程式是___________________________________. 8、一平面简谐波以速度u 沿x 轴正方向传播,O 为坐标原点,已知P 点的振动方程为 )2201014.3cos(102.153x t y -??= -

第11章 机械波

第11章机械波 振动在空间的传播过程称为波动(wave motion),简称波。它是自然界中一种重要而常见的运动形式。波动通常按照传播的物理量来分类。机械振动在弹性介质中的传播过程,称为机械波(mechanical wave)。如绳子上的波和声波等。变化的电场和变化的磁场在空间的传播过程,称为电磁波。如无线电波和光波等。近代物理还指出,微观粒子也具有波动性,这种波称为实物波或德布罗意波。各类波虽然其本质不同,但都具有波动的共同特征。并遵从相似的规律。本章我们以最简单,最典型的一种机械波——简谐波(simple harmonic wave)为例,来介绍波的一般表达式及其特征。并在此基础上描述波的能量、波的传播规律--惠更斯原理、以及波的叠加原理和驻波等现象。 通过本章的学习,理解机械波形成和传播的条件;掌握平面简谐波的波函数及其物理意义;理解波的能量传播特征;理解波的叠加原理及干涉现象;理解行波和驻波的区别及半波损失的概念。 11. 1 波动的基本概念 11.1.1 机械波的产生和传播 室内的闹钟,以发条的振动产生声波,我们能听到嘀嗒嘀嗒的声音。但将闹钟置于玻璃罩内,并将罩内空气缓缓抽出,直至真空,嘀嗒之声也渐渐减弱,乃至消失。这说明机械波的产生要有两个条件:一是做机械振动的物体即波源(wave source),二是能够传播机械振动的弹性介质(elastic medium)。 图11.1表示的是一根沿x轴放置的绳子中传播的机械波。我们可以认为绳子是由许多质点组成的,各质点间以弹性力相联系。绳子的左端O点即是波源,它在作简谐振动。当它离开平衡位置时,必与邻近质点间产生弹性力的作用,此弹性力既迫使它回到平衡位置,同时也使邻近质点离开平衡位置参与振动。这样在波源的带动下,就有波不断地从O点生成,并沿x轴向前传播,形成波动。 设t=0时,O点的相位是-π/2,O点在平衡位置,且向正方向运动;t=T/4时,O点的相位变为0,O点在正的最大位移处。此时O点的下一个考察点a,处在平衡位置,且向正方向运动,即相位为-π/2,这正是t=0时O点的相位。t=T/2时,O点的相位为π/2,O点在平衡位置,且向负方向运动。此时a点的相位为0,a点下一个考察点b的相位为-π/2……,以此类推,t=T时,从O点开始,沿传播的方向看过去,O、a、b、c、d各点的相位依次为3π/2、π、π/2、0、-π/2,是由近及远依次落后的。

第十章 第2讲 机械波

课时训练10.2 机械波 (建议时间:30分钟) 1.(多选)关于波长,下列说法中正确的是() A.在一个周期内,沿着波的传播方向,振动在介质中传播的距离是一个波长 B.两个相邻的、在振动过程中运动方向总是相同的质点间的距离是一个波长 C.在横波中,两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长 D.在纵波中,两个密部或两个疏部之间的距离等于波长 2.(多选)以下说法中正确的是() A.波的衍射现象必须具备一定的条件,否则不可能发生衍射现象 B.要观察到水波明显的衍射现象,必须使狭缝的宽度远大于水波波长 C.波长越长的波,越容易发生明显的衍射 D.只有波才有衍射现象 3.(多选)关于机械振动与机械波说法正确的是() A.机械波的频率等于振源的振动频率 B.机械波的传播速度与振源的振动速度相等 C.质点振动的方向总是垂直于波传播的方向 D.在一个周期内,沿着波的传播方向,振动在介质中传播一个波长的距离 4.下列物理现象: ①在春天里一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝;②“闻其声而不见其人”;③学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音;④当正在鸣笛的火车向着我们驶来时,我们听到汽笛声的音调变高. 分别属于波的() A.反射、衍射、干涉、多普勒效应 B.折射、衍射、多普勒效应、干涉 C.反射、折射、干涉、多普勒效应 D.衍射、折射、干涉、多普勒效应 5.如图1表示两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况,实线表示波峰,虚线表示波谷,则() A.M点始终处于波峰 B.N点始终处于波谷 C.P点振动加强 D.Q点振动减弱 6.(2016·绍兴市调研)利用发波水槽得到的水面波形如图2甲、乙所示,则() A.图甲、乙均显示了波的干涉现象 B.图甲、乙均显示了波的衍射现象 C.图甲显示了波的干涉现象,图乙显示了波的衍射现象 D.图甲显示了波的衍射现象,图乙显示了波的干涉现象

新高考物理一轮复习(练习):第15章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 第1讲(含解析)

选修3-4 第十五章第1讲 一、选择题(本题共10小题,1~6题为单选,7~10题为多选) 1.一质点做简谐运动的图象如图所示,下列说法正确的是 B ) A.质点振动频率是4Hz B.在10s内质点经过的路程是20cm C.第4s末质点的速度是零 D.在t=1s和t=3s两时刻,质点位移大小相等,方向相同 [解析]由振动图象可知,质点振动的周期是4s,频率为0.25Hz,故选项A错误。振幅为2cm,每周期质点经过的路程为4A,10s为2.5个周期,经过的路程为2.5×4A=10A=20cm,选项B是正确的,4s末质点在平衡位置速度最大,故选项C错误。在第t=1s和t =3s两时刻,质点分别在正最大位移和负最大位移,大小相等、方向相反,故选项D错误。 2.如图所示的装置,弹簧振子的固有频率是4Hz。现匀速转动把手,给弹簧振子以周期性的驱动力,测得弹簧振子振动达到稳定时的频 率为1Hz,则把手转动的频率为 ( A )

A .1Hz B .3Hz C .4Hz D .5Hz [解析] 受迫振动的频率等于驱动力的频率,故把手转动的频率为1Hz 。 3.做简谐运动的单摆摆长不变,若摆球质量减小为原来的14 ,摆球经过平衡位置时速度增大为原来的2倍,则单摆振动的 ( C ) A .频率、振幅都不变 B .频率、振幅都改变 C .频率不变、振幅改变 D .频率改变、振幅不变 [解析] 由单摆的周期公式T =2πL g 可知,单摆摆长不变,则周期不变,频率不变;振幅A 是反映单摆运动过程中的能量大小的物理量,据动能公式可知,摆球经过平衡位置时的动能不变,但质量减小,则高度增大,因此振幅改变,故A 、B 、D 错误,C 正确。 4.一位游客在千岛湖边欲乘坐游船,当日风浪很大,游船上下浮动。可把游艇浮动简化成竖直方向的简谐运动,振幅为20cm ,周期为3.0s 。当船上升到最高点时,甲板刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过10cm 时,游客能舒服地登船。在一个周期内,游客能舒服地登船的时间是 ( C ) A .0.5s B .0.75s C .1.0s D .1.5s [解析] 本题考查简谐运动在实际问题中的应用。解题关键画出y -t 图象,确定舒服 登船的时间。振动图象y =20sin 2πT t =20sin 2π3 t (cm),画出y -t 图象,如图所示,能舒服登船的时间Δt =t 2-t 1,t 1时刻位移y 1=10cm ,则10=20sin 2π3 t 1,得t 1=0.25t ,则Δt =T 2 -2t 1=1.5s -0.5s =1.0s ,正确答 案C ,简谐运动问题结合图象分析准确 直观方便。

第十一章 机械波作业答案教学内容

一.选择题 [ C]1. 一沿x轴负方向传播的平面简谐波在t= 2 s时的波形曲线如图所示,则原点O的振动方程为 (A) ) 2 1 ( cos 50 .0π π+ =t y,(SI). (B) ) 2 1 2 1 ( cos 50 .0π π- =t y,(SI). (C) ) 2 1 2 1 ( cos 50 .0π π+ =t y,(SI). (D) ) 2 1 4 1 ( cos 50 .0π π+ =t y,(SI). 提示:设O点的振动方程为 O0 ()cos() y t A tω? =+。由图知,当t=2s时,O点的振动状 [ B ]2. 图中画出一向右传播的简谐波在t时刻的波形 图,BC为波密介质的反射面,波由P点反射,则反射波在t时 刻的波形图为 提示: 由题中所给波形图可知,入射波在P点的振 动方向向下;而BC为波密介质反射面,故 在P点反射波存在“半波损失”,即反射波 与入射波反相,所以,反射波在P点的振动 方向向上,又P点为波节,因而得答案B。

[ A ]3. 一平面简谐波沿x 轴正方向传播,t = 0 时刻的波形图如图所示,则P 处质点的振动在t = 0时刻的旋转矢量图是 [ B ]4. 一平面简谐波在弹性媒质中传播时,某一时刻媒质中某质元在负的最大位移处,则它的能量是 (A) 动能为零,势能最大. (B) 动能为零,势能为零. (C) 动能最大,势能最大. (D) 动能最大,势能为零. 提示:动能=势能,在负的最大位移处时,速度=0,所以动能为零,势能也为零。 [ B ]5. 在驻波中,两个相邻波节间各质点的振动 (A) 振幅相同,相位相同. (B) 振幅不同,相位相同. (C) 振幅相同,相位不同. (D) 振幅不同,相位不同. 提示:根据驻波的特点判断。 [ C ]6. 在同一媒质中两列相干的平面简谐波的强度之比是I 1 / I 2 = 4,则两列波的 振幅之比是 (A) A 1 / A 2 = 16. (B) A 1 / A 2 = 4. (C) A 1 / A 2 = 2. (D) A 1 / A 2 = 1 /4. 二. 填空题 1. 一平面简谐机械波在媒质中传播时,若一媒质质元在t 时刻的总机械能是10 J ,则在 (t +2. 一列强度为I 的平面简谐波通过一面积为S 的平面,波速u 与该平面的法线0n v 的夹 角为θ,则通过该平面的能流是cos IS θ。 ωS A ?O ′ ω S A ?O ′ ω A ? O ′ ω S A ?O ′ (A) (B)(C)(D) S

第十一章机械波作业答案

第十一章机械波作业答案-标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

一.选择题 [ C ]1. 一沿x轴负方向传播的平面简谐波在t = 2 s时的波形曲线如图所示,则原点O的振动方程 为 (A) ) 2 1 ( cos 50 .0π π+ =t y, (SI). (B) ) 2 1 2 1 ( cos 50 .0π π- =t y, (SI). (C) ) 2 1 2 1 ( cos 50 .0π π+ =t y, (SI). (D) ) 2 1 4 1 ( cos 50 .0π π+ =t y,(SI). 提示:设O点的振动方程为 O0 ()cos() y t A tω? =+。由图知,当t=2s时,O点的 [ B ]2. 图中画出一向右传播的简谐波在t时刻的 波形图,BC为波密介质的反射面,波由P点反射,则 反射波在t时刻的波形图为 提示: 由题中所给波形图可知,入射波在P 点的振动方向向下;而BC为波密介 质反射面,故在P点反射波存在“半波

损失”,即反射波与入射波反相,所以,反射波在P 点的振动方向向上,又P 点为波节,因而得答案B 。 [ A ]3. 一平面简谐波沿x 轴正方向传播,t = 0 时刻的波形图如图所示,则P 处质点的振动在t = 0时刻的旋转矢量图是 提示:由图可知,P 点的振动在t=0 时的状态为: [ B ]4. 一平面简谐波在弹性媒质中传播时,某一时刻媒质中某质元在负的最大位移处,则它的能量是 (A) 动能为零,势能最大. (B) 动能为零,势能为零. (C) 动能最大,势能最大. (D) 动能最大,势能为零. 提示:动能=势能,在负的最大位移处时,速度=0,所以动能为零,势能也为零。 [ B ]5. 在驻波中,两个相邻波节间各质点的振动 (A) 振幅相同,相位相同. (B) 振幅不同,相位相同. (C) 振幅相同,相位不同. (D) 振幅不同,相位不同. ωS A O ′ ω S A O ′ ω A O ′ ω S A O ′ (A) (B)(C)(D) S

大学物理7章作业

选择题 1. 机械波的表示式为 ^ 7 - . 。1 (Sl),贝U (A) 其振幅为3m (B ) 其波速为10m∕s (C )其周期为1∕3s (D ) 波沿X 轴正向传播 2. 一平面简谐波沿X 轴正向传 播, 此时。丫门奇j 处质点的相位为 (A) 0 (B) π (C) Π2 (D) - Π2 3. 频率为100Hz 、波速为300m∕s 的简谐波,在传播方向上有两点同一时刻振动相位差为 Π3,则这两点相距 (A ) 2m (B) 21.9m (C ) 0。5m (D) 28.6m 4. 一平面简谐波在介质中传播,某瞬时介质中某质元正处于平衡位置,此时它的能量为 (A)动能最大,势能为零 (B ) 动能为零,势能最大 (C)动能为零,势能为零 (D) 动能最大,势能最大 5. 一平面简谐波在弹性介质中传播,下述各结论哪个是正确的? (A) 介质质元的振动动能增大时,其弹性势能减小,总机械能守恒 (B) 介质质元的振动动能和弹性势能做周期性变化,但二者的相位不相同 (C) 介质质元的振动动能和弹性势的相位在任一时刻都相同,但二者的数值不相等 (D) 介质质元在其平衡位置处弹性势能最大 6. 两相干波源$、Q 发出的两列波长为λ的同相位波列在P 点相遇,Sl 到P 点的距离是 r1,Q 第七章 机械波 V(Ill)

到P点的距离是匕,贝U P点干涉极大的条件是 (A) ]—一— - (B) ::^ _、_ _ _

7. 两相干波源S i和S2相距λ∕4 (λ为波长),S i的相位比S2的相位超前。,在S i、S2连线上,Sl外侧各点(例如P点)两波干涉叠加的结果是 (A) 干涉极大 (B) 干涉极小 (C) 有些点干涉极大,有些点干涉极小 (D) 无法确定 8. 在波长为λ的驻波中,任意两个相邻波节之间的距离为 (A)λ(B) 3 λ∕4(C)λ∕2(D) λ∕4 二。填空题 9. 一声波在空气中的波长是0.25m,传播速度时340m∕s,当它进入另一种介质时,波长变成了0。37m ,则它在该介质中的传播速度为________________________ 。 10.平面简谐波沿X轴正向传播,波动方程为y=λcosω 动方程为__________________ ,X =^L2处质点与X = LI处质点振动的相位差为 ________ . 11. 简谐波沿 X轴正向传播,传播速度为5m∕s ,原点O振动方程为 y= 20COS(J T¢+^(SI),则工二5m处质点的振动方程为____________________________ 。 12. 一平面简谐波周期为2s,波速为10m/s,A、B是同一传播方向上的两点,间距为 5m,则 A、B两点的相位差为 ___________________ . 13. Si、S2是两个相干波源,已知Sl初相位为吋2 ,若使S1S2连线中垂线上各点均干涉相 消,S2的初相位为 _________________ 。 14. 如图,波源Sl、S2发出的波在P点相遇,若P点的合振 幅总是极大值,则波源Sl的相位比S2的相位领先 计算题 15. 一横波沿绳子传播时的波动表式为y = 0.05cos(10二t-4二x) [SI].求:

第十一章机械波作业答案教学内容

第十一章机械波 选择题 提示:设0点的振动方程为y O (t) ACOS ( t °)。由图知,当t=2s 时,O 点的振动状 3 3 态为:y o (2) A cos(2 0)=0 , 且v 0 ,二 2 0 —, 0 2 —2 ,将 2 0代 入振动方程得: y o (t) Acos( t 3 2 2 )。由题中所给的四种选择, 3取值有三种: ,, ,将3 的三种取值分别代入 y °(t) 3 Acos( t 2 )中, 发现只有答案( C ) 2 4 2 是正确的。 [C ]1. 一沿x 轴负方向传播的平面简谐波在 (A) y 0.50cos (n t -n ) , (SI). 2 (B) y 1 0.50cos ( n t 2 1 、 n ) , (SI). 2 (C) y 1 0.50cos ( n t 2 1 、 ~ n) , (SI). (D) y 1 0.50 cos (-n t 1 、 n ) , (S|) . [B ]2.图中画出一向右传播的简谐波在 图, BC 为波密介质的反射面,波由 P 点反射, 刻的波形图为 提示: 由题中所给波形图可知, 入射波在P 点的振 动方向向下;而 BC 为波密介质反射面,故 在P 点反射波存在“半波损失”,即反射波 与入射波反相,所以,反射波在 P 点的振动 方向向上,又P 点为波节,因而得答案 B 。 t 时刻的波形 则反射波在 t 时 2s 时的波形曲线如图所示,则原点 0的振动方程为 1 4 2 y

[ A ]3. 一平面简谐波沿x轴正方向传播,t = 0时刻的波形图如图所示,则P处质 点的振动在t = 0时刻的旋转矢量图是 由图可知,P点的振动在t=0时的状态为: t 0: y P0,且V o 0, [B ]4. 一平面简谐波在弹性媒质中传播时,某一时刻媒质中某质元在负的最大位移处,则它的能量是 (A)动能为零,势能最大. (C)动能最大,势能最大. (B)动能为零,势能为零. (D)动能最大,势能为零. 动能=势能,在负的最大位移处时,速度=0,所以动能为零,势能也为零。 [B ]5.在驻波中,两个相邻波节间各质点的振动 (A)振幅相同,相位相同. (C)振幅相同,相位不同. 提示:根据驻波的特点判断(B)振幅不同,相位相同. (D)振幅不同,相位不同. [C ]6.在同一媒质中两列相干的平面简谐波的强度之比是I1 / I2 = 4,则两列波的振幅之比是 (A) A i / A2 = 16 . (B) A i / A2 = 4 . (C) A i / A2 = 2 . 提示:波的强度与振幅的平方成正比,J1 2 A2 \ I2 (D) A1 / A2 = 1 /4 . 填空题 1. 一平面简谐机械波在媒质中传播时,若一媒质质元在t时刻的总机械能是10 J,则在(t 提示: t T时刻的总机械能t时刻的总机械能, E 10( J) E K E p 1E5( J) 2 (B) f (D)十松T) (T为波的周期)时刻该媒质质元的振动动能是 5 (J)

第十四章 机械波 作业及参考答案 2015

第十四章 机械波 一. 选择题 [C] 1.(基础训练1)图14-10为一平面简谐波在t = 2 s 时刻的波形图,则平衡位置在P 点的质点的振动方程是 (A) ]31 )2(cos[01.0π+ -π=t y P (SI). (B) ]31 )2(cos[01.0π++π=t y P (SI). (C) ]31 )2(2cos[01.0π+-π=t y P (SI). (D) ]3 1 )2(2cos[01.0π--π=t y P (SI). 【提示】由t=2s 波形,及波向X 轴负向传播,波动方程 }])2[(cos{0 ?ω+-+ -=u x x t A y ,?为P 点初相。以0x x =代入。 [C] 2.(基础训练4)一平面简谐波在弹性媒质中传播,在某一瞬时,媒质中某质元正处于平衡位置,此时它的能量是() (A) 动能为零,势能最大. (B) 动能为零,势能为零. (C) 动能最大,势能最大. (D) 动能最大,势能为零. 【提示】在波动的传播过程中,任意时刻的动能和势能不仅大小相等而且相位相同,在平衡位置,动能最大,势能最大。 [D] 3.(基础训练7)在长为L ,一端固定,一端自由的悬空细杆上形成驻波,则此驻波的基频波(波长最长的波)的波长为 (A) L . (B) 2L . (C) 3L . (D) 4L . 【提示】形成驻波,固定端为波节,自由端为波腹。波长最长, 4 L λ =。 [D] 4.(自测提高3)一平面简谐波以速度u 沿x 轴正方向传播,在t = t '时波形曲线如图14-24所示.则坐标原点O 的振动方程为 (A) ]2)(cos[ π +'-=t t b u a y . (B) ]2)(2cos[π -'-π=t t b u a y . (C) ]2 )(cos[π +'+π=t t b u a y . y (m)x (m) 0.005 0.01u =200 m/s P O 100 图14-10 x u a b y O 图14-24

第十一章 机械波和电磁波习题参考答案

第十一章机械波和电磁波习题参考答案11-2一横波沿绳子传播时的波动表式为 x, y 的单位为m, t 的单位为s。 (1)求此波的振幅、波速、频率和波长。 (2)求绳子上各质点振动的最大速度和最大加速度。 (3)求x = 0.2m处的质点在t =1s时的相位,它是原点处质点在哪一时刻的相位? (4)分别画出t = 1s,1.25s,1.50s各时刻的波形。 解:(1) (2) (3) 所以 (4) 11-5已知一沿x 轴正向传播的平面余弦波在t =1/3 s时的波形如图 所示,且周期T =2s (1)写出O点和P 点的振动表式; (2)写出该波的波动表式; (3)求P 点离O点的距离。

解: 11-8一列沿x 正向传播的简谐波,已知t1= 0时 和t2= 0.25s时的波形如图所示。试求: (1)P点的振动表式; (2)此波的波动表式; (3)画出o 点的振动曲线。 解: 11-11一平面简谐声波的频率为500Hz,在空气中以速度u =340m/s传播, 到达人耳时,振幅A =l0-4 cm,试求人耳接收到声波的平均能量密度和声强( 空气的密度ρ=1.29kg/m3)。 解:

11-25地面上波源S 与高频率波探测器D 之间的距离为d ,从S 直接发出的波与从S 发出经高度为H 的水平层反射后的波,在D 处加强,反射线及入射线与水平层所成的角度相同。当水平层逐渐升高 h 距离时,在D 处测不到讯号。不考虑大气的吸收。试求此波源 S 发 出波的波长。 解: 11-29一弦上驻波的表达式为t x y ππ20cos 2sin 2.0=(SI ),求形成该驻波的两行波表达式。 解:t x t x y πππ ππ20cos )22 cos(2.020cos 2sin 2.0+- == 与t T x A y πλπ 2 cos 2cos 2=比较。得: )(1.0m A = )(122m k =?== λπλ π )(1.0202s T T =?=ππ )2220cos(1.01πλπ π+- =x t y )2 220cos(1.02π λππ-+=x t y

机械波作业及参考答案

第十机械波 一. 选择题 [C] 1.(基础训练1)图14-10为一平面简谐波在t = 2 s 时刻的波形图,则平衡位置在P 点的质点的振动方程是 (A) ]31 )2(cos[01.0π+-π=t y P (SI). (B) ]31 )2(cos[01.0π++π=t y P (SI). (C) ]31 )2(2cos[01.0π+-π=t y P (SI). (D) ]3 1 )2(2cos[01.0π--π=t y P (SI). 【提示】由t=2s 波形,及波向X 轴负向传播,波动方程 }])2[(cos{0 ?ω+-+ -=u x x t A y ,?为P 点初相。以0x x =代入。 [C] 2.(基础训练4)一平面简谐波在弹性媒质中传播,在某一瞬时,媒质中某质元正处于平衡位置,此时它的能量是() (A) 动能为零,势能最大. (B) 动能为零,势能为零. (C) 动能最大,势能最大. (D) 动能最大,势能为零. 【提示】在波动的传播过程中,任意时刻的动能和势能不仅大小相等而且相位相同,在平衡位置,动能最大,势能最大。 [D] 3.(基础训练7)在长为L ,一端固定,一端自由的悬空细杆上形成驻波,则此驻波的基频波(波长最长的波)的波长为 (A) L . (B) 2L . (C) 3L . (D) 4L . 【提示】形成驻波,固定端为波节,自由端为波腹。波长最长, 4 L λ =。 [D] 4.(自测提高3)一平面简谐波以速度u 沿x 轴正方向传播,在t = t '时波形曲线如图14-24所示.则坐标原点O 的振动方程为 (A) ]2)(cos[π +'-=t t b u a y . (B) ]2)(2cos[π -'-π=t t b u a y . (C) ]2)(cos[π +'+π=t t b u a y . (D) ]2 )(cos[π -'-π=t t b u a y . 【提示】由图可知,波长为2b ,周期2=,b T u 频率=u b ωπ,在t = t ',o 点的相位为-2π。 坐标原点O 的振动方程为]2 )(cos[π -'-π=t t b u a y [D] 5.(自测提高6)如图14-25所示,S 1和S 2为两相干波源,它们的振动方向均垂直于图面,发出波长为? 的简谐波,P 点是两列 图14-10 图14-24 图14-25

大学物理第十章答案

第十章 一、填空题 易:1、质量为0.10kg 的物体,以振幅1cm 作简谐运动,其角频率为1 10s -,则物体的总能量为, 周期为 。(4510J -?,0.628s ) 易:2、一平面简谐波的波动方程为y 0.01cos(20t 0.5x)ππ=-( SI 制),则它的振幅为 、角频率为 、周期为 、波速为 、波长为 。(0.01m 、20π rad/s 、 0.1s 、 40m/s 、4m ) 易:3、一弹簧振子系统具有1.0J 的振动能量,0.10m 的振幅和1.0m/s 的最大速率,则弹簧的倔强系数为 ,振子的振动角频率为 。(200N/m ,10rad/s ) 易:4、一横波的波动方程是y = 0.02cos2π(100t – 0.4X )( SI 制)则振幅是_________,波长是_ ,频率是 ,波的传播速度是 。(0.02m ,2.5m ,100Hz ,250m.s -1) 易:5、两个谐振动合成为一个简谐振动的条件是 。(两个谐振动同方向、同频率) 易:6、产生共振的条件是振动系统的固有频率与驱动力的频率 (填相同或不相同)。(相同) 易:7、干涉相长的条件是两列波的相位差为π的 (填奇数或偶数)倍。(偶数) 易:8、弹簧振子系统周期为T 。现将弹簧截去一半,仍挂上原来的物体,作成一个新的弹簧振子,则其振动周期为 T 。(T ) 易:9、作谐振动的小球,速度的最大值为,振幅为 ,则 振动的周期为 ;加速度的最大值为 。( 3 4π ,2105.4-?)

易:10、广播电台的发射频率为 。则这种电磁波的波长 为 。(468.75m ) 易:11、已知平面简谐波的波动方程式为 则 时,在X=0处相位为 ,在 处相位为 。 (4.2s,4.199s) 易:12、若弹簧振子作简谐振动的曲线如下图所示,则振幅; 圆频率 ;初相 。(10m, 1.2 -s rad π ,0) 中:13、一简谐振动的运动方程为2x 0.03cos(10t )3 π π=+ ( SI 制),则频率ν为 、周期T 为 、振幅A 为 , 初相位?为 。(5Hz , 0.2s , 0.03m , 23 π) 中:14、一质点同时参与了两个同方向的简谐振动,它们的震动方程分别为10.05cos(4)()x t SI ωπ=+和20.05cos(1912)()x t SI ωπ=+, 其合成运动的方程x = ;()12 cos(05.0π ω- =t x ) 中:15、A 、B 是在同一介质中的两相干波源,它们的 位相差为π,振动频率都为100Hz ,产生的波以10.0m/s

2019年高考物理第十五章机械振动机械波第1讲机械振动学案

第1讲 机械振动 板块一 主干梳理·夯实基础 【知识点1】 简谐运动 Ⅰ 1.简谐运动的概念 质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律,即它的振动图象(x -t 图象)是一条正弦曲线。 2.平衡位置 物体在振动过程中回复力为零的位置。 3.回复力 (1)定义:使物体返回到平衡位置的力。 (2)方向:总是指向平衡位置。 (3)来源:属于效果力,可以是某一个力,也可以是几个力的合力或某个力的分力。 4.描述简谐运动的物理量 【知识点2】 简谐运动的公式和图象 Ⅱ 1.表达式 (1)动力学表达式:F =-kx ,其中“-”表示回复力与位移的方向相反。 (2)运动学表达式:x =A sin(ωt +φ0),其中A 代表振幅,ω=2π T =2πf 表示简谐运动的快慢,ωt +φ0代

表简谐运动的相位,φ0叫做初相。 2.简谐运动的图象 (1)如图所示: (2)物理意义:表示振动质点的位移随时间的变化规律。【知识点3】弹簧振子、单摆及其周期公式Ⅰ 简谐运动的两种模型

【知识点4】受迫振动和共振Ⅰ1.自由振动、受迫振动和共振的比较 2.共振曲线

如图所示的共振曲线,曲线表示受迫振动的振幅A(纵坐标)随驱动力频率f(横坐标)的变化而变化。驱动力的频率f 跟振动系统的固有频率f 0相差越小,振幅越大;驱动力的频率f 等于振动系统的固有频率f 0时,振幅最大。 【知识点5】 实验:用单摆测定重力加速度1.实验原理 由单摆的周期公式T =2πl g ,可得出g =4π 2 T 2l ,测出单摆的摆长l 和振动周期T ,就可求出当地的重力加速度g 。 2.实验器材 带中心孔的小钢球、约1 m 长的细线、带有铁夹的铁架台、游标卡尺、毫米刻度尺、停表。 3.实验步骤 (1)做单摆 取约1 m 长的细线穿过带中心孔的小钢球,并打一个比小孔大一些的结,然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上,让摆球自然下垂,如图所示。 (2)测摆长 用毫米刻度尺量出摆线长L(精确到毫米),用游标卡尺测出小球直径D ,则单摆的摆长l =L +D 2。 (3)测周期 将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于5°),然后释放小球,记下单摆摆动30~50次全振动的总时间,算出平均每摆动一次的时间,即为单摆的振动周期。 (4)改变摆长,重做几次实验。 (5)数据处理 ①公式法:g =4π2 l T 2。 ②图象法:画l-T 2图象。

2018版高考物理总复习第11章机械振动机械波光电磁波第2课时机械波试题

第2课时机械波 一、选择题 1.以下对机械波的认识正确的是( ) A.形成机械波一定要有振源和介质 B.振源做简谐运动形成的波中,各质点的运动情况完全相同 C.横波向右传播时,处于波峰的质点也向右迁移 D.机械波向右传播时,右方的质点比左方的质点早一些振动 解析振源和介质是形成机械波的两个必不可少的条件,故A正确;简谐运动在介质中传播时,介质中各质点都做简谐运动,沿波的传播方向上,后面的质点比前面的质点总要晚一些开始振动,但质点本身并不随波的传播而发生迁移,而且各质点的振动步调不一致,故B、C、D均错。 答案A 2.利用发波水槽得到的水面波形如图甲、乙所示,则( ) A.图甲、乙均显示了波的干涉现象 B.图甲、乙均显示了波的衍射现象 C.图甲显示了波的干涉现象,图乙显示了波的衍射现象 D.图甲显示了波的衍射现象,图乙显示了波的干涉现象 解析本题考查了波的衍射和干涉现象,由图容易看出甲是小孔衍射,图乙是干涉,D选项正确。 答案D 3.公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查,在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波,如果该电磁波被那辆轿车反射回来时,巡警车接收

到的电磁波频率比发生时低,说明那辆轿车的车速( ) A.高于100 km/h B.低于100 km/h C.等于100 km/h D.无法确定 解析该题考查对发生多普勒效应的原因分析,由多普勒效应知,巡警车接收到的频率低了,即观察者接收到的频率低了,说明轿车和巡警车在相互远离,而巡警车速度恒定,因此可以判定轿车的速度比巡警车速度大,故A正确。 答案A 4.(多选)下列关于惠更斯原理的说法正确的是( ) A.惠更斯原理能够解释波的反射和折射现象 B.惠更斯原理能够解释波的衍射现象 C.介质中任何一个波面的各点,都可以看成发射子波的波源 D.惠更斯原理能够解释衍射现象与障碍物或孔的大小的关系 解析惠更斯原理解释了波的传播方向上的问题,所以能够解释波的反射现象和折射现象,故A正确;同样对波的衍射现象,惠更斯原理也可以解释,但不能解释衍射现象与孔或障碍物大小的关系,故B正确,D错误;由惠更斯原理可知,C正确。 答案ABC 5.(2016·9月台州质量评估)如图所示,一列向右传播的简谐横波,波速大小为0.6 m/s,P质点的横坐标x=1.20 m。从图中状态开始计时,则下列说法正确的是( ) A.简谐横波的频率为2.5 Hz B.经过1.6 s,P点第一次到达波谷 C.P点刚开始振动的方向沿y轴负方向 D.直到P点第一次到达波峰时,x=0.06 m处的质点经过的路程为95 cm

相关文档
最新文档