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物理学习指导绳波图信息利用 |
分类: 物理综合学习指导 |
http://s15/middle/811ca2764a5dcac2487ee&690
图1
图1绳波图蕴含着以下三种信息:
一、波源和波头的振动信息
一列机械波(横波)向前传播过程中,波刚刚传播到某一位置处正要振动的质点(如图1所示http://s15/middle/811ca276076fc77a54a6e&690时刻的质点16),本文将它称为波头。波头处于一列横波的最前方,它能直接反映出波(振)源初始时刻的振动情况。
(1) 波头具有共同性
若波(振)源O一开始向上(下)振动,则波头也是向上(下)振动。因此,我们可由波头的振动方向逆断出波(振)源一开始的振动方向。
(2) 波头具有传递性。
波头不是确定的,若波(振)源振动http://s10/middle/811ca2764a5dcacc0a8d9&690的质点处。
二、一列波最前方半个波长波的形状信息
若波(振)源一开始从平衡位置向上振动,则一列波最前方半个波长的波形上凸;反之,若波(振)源一开始从平衡位置开始向下振动,则一列波最前方半个波长的波形下凹。
三、相邻质点的跟随振动信息和邻近波的形状信息
若A、B是沿波的传播方向上的两个相邻质点,且质点A的平衡位置更靠近波(振)源对应的平衡位置,则质点A向某一方向振动时,其相邻的质点B将跟随着质点A振动,下一时刻也将达到质点A此刻所具有的位移值。因此,在已知波的传播方向情况下,可由一质点某一时刻的位置和振动方向,推断出相邻的另一质点振动方向及质点附近的波形图。
把握好绳波图蕴含的以上三种信息,可快速解决相关物理问题。
例1.如图2所示,S点为振源,其频率为100Hz,所产生的横波向右传播,波速为80m/s。P、Q是波传播途径中的两点,已知http://s5/middle/811ca2764a5dcacd9a724&690=5.4m,当S通过平衡位置向上运动时,则:
(A)P在波谷,Q在波峰
(B)P在波峰,Q在波谷
(C)P、Q都在波峰
(D)P通过平衡位置向上运动,Q通过平衡位置向下运动
http://s10/middle/811ca2764a5dcacfa2ca9&690
图 2 图 3
分析与解:http://s15/middle/811ca2764a5dcad754d6e&690。
如图2所示,由于振源S通过平衡位置向上运动时, 其相邻的质点也要跟随S向上振动,下一时刻也要达到平衡位置,由此可知S 右侧的半个波长波形应向下凹(如图3所示)。
现对http://s8/middle/811ca2764a5dcadb25c97&690的B点振动情况与Q点相同,故P点在波谷,Q点在波峰,选项(A)正确。
例2.一列横波沿http://s8/middle/811ca2764a5dcadd67987&690方向上有A、B、C、D...I、J等10个质点。A是振源,每两个相邻的质点之间相距1m。A 点开始向上振动,经过0.1s达到最大位移,此时波传到C点,则:
(A)波的传播速度是10m/s,周期是0.1s。
(B)波的频率是2.5Hz,波长是4m。
(C)再经过0.2s波传到G点,质点E向上达到最大位移处。
(D)波传到J点时,共经过0.45s,质点H向上达到最大位移处。
分析与解:由于A点从平衡位置开始向上振动,经0.1s 达到最大位移处,故http://s13/middle/811ca2764a5dcae75b06c&690=0.3s。
由于振源A一开始向上振动,故波最前方半个波长的波形应向上凸,而http://s11/middle/811ca2764a5dcae95eb6a&690,从波头G点逆推考虑,可知E 点正好处在向上最大位移(波峰)处,选项(C)正确。
因http://s8/middle/811ca276076fc77e3d027&690,故由J点逆向考虑可知H位于向上最大位移处。选项(D) 也正确。