机械振动和机械波的几个区别.pdf

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1、中学物理Vo1．28No．232010年12月机械振动和机械波的几个区别宋华安(江苏省高邮中学江苏高邮225600)1波传播的距离和振动质点通过的路程的区别P点在t=0时刻振动方向向下，从此时间起P点第一次出波在同一均匀介质中向各个方向匀速传播，波传播的距现波峰需经3／4个周期，再经两个周期才第三次出现波峰，共离指波在传播方向上匀速通过的距离，可用公式S=求11用时间半=1．1s故周期T=0．4s．出．波在一个周期内传播过的距离为一个波长．在波的传播过程中，各个质点只能在平衡位置附近振动．在一个周期

2、内，振动质点通过的路程等于振幅的四倍(即4A)．／／^＼例1如图1所示，它是一列简谐横波在某一时刻的波．＼．P．．．形图．波沿轴正方向传播，经过T[2，质点A通过的路程是／1345cln，质点C的位移是——cm，波传播的距离是——Lylcm波速争南5m／s·⋯在t=0时刻，=1m处质点正处于波峰位置，Q点位．．4c于：5m处，要使Q点第一次出现波峰，所需时间．一．f：：：0．8s．．)13波的传播速度和振动质点的运动速度的区别解析质点A在T／2时间内完成了半个全振动，通过的波在同一种均匀介质中是匀速

3、传播的，波传播的速度仅路程为s=2A=2×2=4crll，而要确定此时C质点的位移，取决于介质，而与波源无关．波速的计算公式为：÷=一应先确定其运动方向．因此时C向下运动，经寺后，刚好回厶睾．介质中质点都在平衡位置附近做周期性振动，质点的运T到原位置，因此位移等于零．而经÷波传播的距离厶动是一种变加速运动．．r】例3如图4所示，实线是一列简谐波在某时刻的波形==—牟×4=2crf1．二图，虚线是0．2S后它的波形图，这列波可能的传播速度是2波的传播方向和质点的振动方向的区别在波的传播过程中，介质中各

4、个质点只能在平衡位置附近振动．高中阶段主要讨论横波，机械波在传播过程中，波的传播方向，介质中质点的振动方向和该时刻的波形图之间存在着必然的关系，由此可总结出一些判定质点的振动方向和_’、、／、、、．一D波传播方向的辅助方法，如波形微平移法、带动法等．也可用，r4，“上下坡法则”来判断，即沿波的传播速度的正方向看，“上坡”的质点向下振动，“下坡”的质点向上振动，简称“上坡图4下、下坡上”，如图2所示解析由图4可知，波长．：【=4m，若波向右传播时A=1ITI．上／＼．得右：=V坡下Vj=5(4n+1)

5、rds(=0，1，2，⋯)若波向右传播时，=32=3ITI，例2一列简谐横波在t=0时的波形图如图3所示，传得左=5(4n+3)rn／s(n=0，1，2，⋯)播方向向右，已知t=1．1S时，P点出现第三次波峰，则在Q4波的图象和振动图象的区别点第一次出现波峰需经过——s．波的图象表示某一时刻各个质点相对平衡位置的位移解析由图3可知，波长为2rn．由“上下坡法则”可知，情况，从波的图象上可直接读出振幅和波长．随着时间的·63·2010年l2月Vo1．28No．23中学物理·错解分析·光在光导纤维中最长

6、传播时间求解方法姚红岩(江苏省如东高级中学江苏如东226400)题目如图1所示，一根长为L直光导纤维，它的折射，sin口2：sin01率为，光从它的一个端面中心射入，从另一个端面射出，，当1：90。，2一：45。，2+口3：90。，3求：光传播所需的最长时间．(设光在真空中的光速为c)：45。正好等于临界角C，上面的解答正确(左端面光以90o入射，光导纤维中光强很弱)．但当n=2时，sin：=，当0l=90。，02一=30。，3：60。大于临界角3oo，此时再用30。来计算路程就不对了．分析与解由题

7、中的已知条件可知，要使光线从光导纤维的一端射入，然后从它的另一端全部射出，必须使光线在光导纤维中发生全反射．要使光线在光导纤维中经历的时间最长，就必须使光线的路径最长，即光对光导纤维侧面上的入射角最小，而最小角就是临界角C，故传播的路程要用临界角来计算．光导纤维的临界角为C=arcsin÷，光在光正确解答当≤时，￡一=nZL_．导纤维中传播的路程为d五L．光在光导纤维中传当”≥时，播的速度为=c．所需最长时间为，，口=90。，sin：，dLL一c一／n■‘：：，问题：如果=√2，￡～=?如果=2，￡

8、一：?最长路程解答=4g代入前面的结论得￡一==2代d：=专=，入前面的结论得￡一=．以上解答看起来推理严密，无懈可击，是这样吗?nLd~／一1L分析如图2所示，=，z，sin：=，如”=了：!!!：!!!!!!!!!!!!!：#蠕牙；．_推移，波形图线将沿波速方向移动．振动图象表示单个质解析由图5可知，波源的振幅为0．5cln，波的周期即点振动的位移随时间的变化规律．从振动图象上可直接读出波源振动周期T：2S．振幅、周期和任意时刻的运动方向．随着时间的推移，振动图所