有點無形先形后點--波的問題解答技巧

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中物理 來源: 高中學習網

本文介紹的波動問題,是在空間波已經形成,告訴了兩質點的距離及兩質點的振動情況,而題目沒有給出波形,讓你確定可能的波長、波速以及某一時刻的各個質點的振動情況。初學者通常采用“以點定形”的方式畫圖,這種做法有一定的難度,且容易漏解。所以,在解這種問題時,建議先畫出波形的草圖來,然后根據(jù)質點的振動情況和波的傳播方向在草圖上找出所給的點,在沒有告訴坐標原點的問題中,還可以確定坐標原點的位置,這種做法稱之為“先形后點”法。這種解法可使同學們對波動問題的認識更加全面。

例1 如圖1在XOY平面內有一列沿x軸正方向傳播的正弦橫波,波速為1m/s,振幅為4cm,頻率為2.5Hz。在t=0時刻,P點位于其平衡位置上方最大位移處,則距P為0.2米處的Q點:

A.在0.1s時的位移是4cm  

B.在0.1s時的速度最大

C.在0.1s時的速度向下

D.在0到0.1s時間的路程是4cm

分析與解答 先根據(jù)已知條件求出波長,周期,后畫出草圖如圖2,在草圖中根據(jù)P點的振動情況標出PQ兩點的位置,PQ之間為半波長,則P點在波峰,Q點在波谷,0.1s為1/4周期,Q點0.1s之后在平衡位置,速度最大且向上,0到0.1s路程4cm,0.1s時的位移為0。應選(B)(D)。

例2 如圖3所示是一列簡諧波在傳播方向上分別為1.6m的P點和2.8m的Q點的振動圖象。若該波的波長大于1.2m,試畫出這列波在t=6.0s時刻的波動圖象,并求出這列波可能的波速。

分析與解答 從圖中可以讀出的數(shù)據(jù)有周期T=8s,還可以知道t=6.0s時P質點在波谷,Q質點在平衡位置向上振動,根據(jù)以上分析,可以先畫出一列正弦波的草圖,在波的傳播方向上依次找兩點,使其符合PQ的振動。

先確定P點,假設波向右傳,則可在波的方向上找出Q點的可能位置,如圖4。設則有:,,當n=0時,λ=1.6m,當n≥1時,λ<1.2m。

因而根據(jù)題意,波長只有一個值,即λ=1.6m。波速v=λ/T=0.2m/s。根據(jù)以上條件在草圖的基礎上確定PQ兩點和坐標軸的位置,即可畫出波的圖象。如圖5。

先形后點的應用實例很多,以上僅舉兩例以饗讀者。



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