1、階段復習課 第 十 二 章,主題一 波的干涉和衍射現象 【主題訓練】(多選)如圖所示,S1、S2是兩個相干波源,它們振動同步且振幅相同。實線和虛線分別表示在某一時刻它們所發(fā)出的波的波峰和波谷。關于圖中所標的a、b、c、d四點,下列說法中正確的有(),A.該時刻a質點振動最弱,b、c質點振動最強,d質點振動既不是 最強也不是最弱 B.該時刻a質點振動最弱,b、c、d質點振動都最強 C.a質點的振動始終是最弱的,b、c、d質點的振動始終是最強 的 D.再過 后的時刻a、b、c三個質點都將處于各自的平衡位置, 因此振動最弱,【規(guī)范解答】選B、C。該時刻a質點振動最弱,b、c質點振動最強,這不難理解。

2、但是d既不是波峰和波峰疊加,又不是波谷和波谷疊加,如何判定其振動強弱呢?這就要用到充要條件:到兩波源的路程之差是波長的整數倍時振動最強。從圖中可以看出,d是S1、S2連線的中垂線上的一點,到S1、S2的距離相等,所以必然為振動最強點。描述振動強弱的物理量是振幅,而振幅不是位移。每個質點在振動過程中的位移是在不斷改變的,但振幅是保持不變的,所以振動最強的點無論處于波峰還是波谷,振動始終是最強的,B、C對。,【主題升華】波的衍射、干涉問題的分析方法 1.波的衍射現象中要明確“障礙物或孔的尺寸比波長小或與波長相差不多”是發(fā)生明顯衍射的條件,不是衍射能否發(fā)生的條件。衍射是無條件發(fā)生的,不過在不滿足以上

3、條件時衍射現象不明顯。,2.波的干涉問題是個難點,要注意把握它的實質: (1)在穩(wěn)定的干涉現象中,振動加強區(qū)和振動減弱區(qū)的空間位置是固定不變的,即振動加強區(qū)內的質點的振動始終加強,振動減弱區(qū)內的質點的振動始終減弱。振動加強區(qū)內質點的振幅等于兩列波的振幅之和,振動減弱區(qū)內的質點的振幅等于兩列波的振幅之差。振動加強區(qū)和振動減弱區(qū)是交替出現的。,(2)振動加強和減弱指的是質點振動劇烈程度的差異,也就是振幅大小的區(qū)別,振動加強點的振幅大,振動減弱點的振幅小(特殊情況下振幅可以為零,即質點不振動)。但它們的位移都隨時間變化(振動加強區(qū)和減弱區(qū)的各質點都在自己的平衡位置附近做簡諧運動),某一時刻振動加強點

4、的位移不一定大于振動減弱點的位移。,【變式訓練】(多選)如圖所示是水波干涉的示意圖,S1、S2是兩波源,A、D、B三點在一條直線上,兩波源的頻率相同,振幅相等,則下列說法正確的是() A.A點一直在波峰,B點一直在波谷 B.B點一會兒在波峰,一會兒在波谷 C.C點一會兒在波峰,一會兒在波谷 D.D點一會兒在波峰,一會兒在波谷,【解析】選B、D。在波的干涉中,振動加強區(qū)域里的質點總在自己的平衡位置兩側做簡諧振動,只是質點的振幅較大,為A1+A2。本題中由于A1=A2,故振動減弱區(qū)的質點并不振動,C點是波峰與波谷相遇,為減弱點,故C點不振動。而此時A點是波峰與波峰相遇,是加強點,B點是波谷與波谷相

5、遇,是加強點,又A、D、B三點在一條振動加強線上,這條線上任一點的振動都是加強的,故此三點都為加強點,故此三點都是一會兒在波峰,一會兒在波谷,B、D正確。,主題二 振動圖像和波動圖像 【主題訓練】(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6m D.從t=0.10s到t=0.25s,質點P通過的路程為30cm,【規(guī)范解答】選A

6、、B。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對。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軸正向向正 向最大位移處運動。t=0.15s時,即經過t=0.05s= ,P點沿y 軸負方向運動,故B對。從0.10s到0.25s,在t=0.15s= T內波 沿x軸負方向傳播了 =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 T時,通過的路程不等于3倍振幅, 故C、D錯。,【主題升華】巧解圖像問題 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

7、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。,【變式訓練】(多選)如圖所示為一列沿x軸傳播的簡諧橫波某時刻的圖像。已知從該時刻起,圖中質點A經時間0.1s第一次經過平衡位置,而圖中的質點B第一次經過平衡位置所需的時間大于0.1s,則下列說法中正確的是() A.波沿x軸正方向傳播 B.波沿x軸負方向傳播 C.波的傳播速度大小為5m/s D.波的傳播速度大小為20m/s,【解析】選A、C。由題圖知此時B點比A點離平衡位置近,而B點第一次到平衡位置的時

8、間比A還長,所以B一定是先向正的最大位移處運動,然后再到平衡位置。由此可判斷質點B運動方向向上,波沿x軸正方向傳播,周期為0.4s,波長為2m,波速為5m/s,A、C對。,主題三 由某時刻的波形確定t時間前或后的波形 【主題訓練】如圖所示為一簡諧波在t=0時的波形圖,介質中的質點P做簡諧運動的表達式為y=4sin5t(cm),求該波的速度,并畫出t=0.3s時的波形圖(至少畫出一個波長)。,【規(guī)范解答】由簡諧運動的表達式可知 =5rad/s,t=0時刻質點P向上運動, 故波沿x軸正方向傳播。由波形圖讀出波 長=4m,T= ,波速公式v= ,聯立以上兩式代入數據可得 v=10m/s。t=0.3s時的波形圖如圖所示。 答案:見規(guī)范解答,【主題升華】求解波形問題的一般方法 給出某時刻的波形圖,由波的傳播方向,根據波傳播的是一種運動形式,即波形的傳播,或根據參與波動的質點都在各自的平衡位置做簡諧運動,結合波速便可確定t之前或之后的波形。這種問題對考查波的形成的認識、波的特點和學生的基本素質都能起到很好的反饋作用,它是一種基本題型。,【變式訓練】如圖所示,甲表示一列簡諧波在介質中傳播時某一質點a的振動圖像。請你在乙圖中作出這列簡諧波在t=0時刻沿x軸正方向傳播的波形圖