高中物理競賽典型例題精講——一維波兩點圖像確定運動路程

2021-01-10 物理競賽指導

05-02-06_一維波兩點圖像確定運動路程

本期高中物理競賽試題,我們繼續來研究通過機械波傳播路徑中兩個特殊點的振動特點求解機械波振動方程的題目,這類題目其實從方法的層面來說,運用的主要思路都是差不多的,都可以從波動方程入手,代入初始條件後,通過結合題目中給出的波長或者相位的關係,得到波動方程中波數、角頻率或者初始相位等基礎量後,就能夠得到機械波的振動方程,一般此類題目的問題,都可以比較簡單的通過機械波的振動方程得到,後面的計算步驟就比較簡單了。總體來說,這類題目的解題思路還是比較單一的,沒有過多的思路或者方法上的區別,運用的主要方法也非常有規律可循,說到底,其實主要的問題就在於,機械波的傳播過程,在高中階段並不需要從動力學的角度分析問題,這樣利用牛頓第二定律以及機械能的方法來解題的思路在機械波的題目中都沒有體現,這就使得這類題目在解法上比較單一,也屬於比較容易掌握的類型之一,同學們還是非常有必要抓住這個得分的重要知識點,加以利用。

試題預覽

如圖1(a)、(b)分別表示一列橫波上相距 3 cm 的兩個質點 A 和 B 的振動圖像,已知波長為 3 cm < λ < 12 cm,求:

(1) 橫波通過 A, B 兩點經歷的時間 t ;(2) 設 P 點距 B 點 1/3 cm ,且在 AB 中間,則從 t = 0 開始, P 點經過 1 s 通過的路程是多少。解題步驟

方法分析

本期題目小編給出了一個相對非常詳細的解題思路和方法,主要是因為本期題目從難度上來說,還是比較符合物理競賽題目要求的,從解題思路上來說,也考察了此類題目中大都使用的解題思路和方法,很多分情況討論的情況在這個題目也有著非常重要的體現,總體來說,這個題目還欠缺的一點或者說是美中不足的一點就是這個題目中兩種情況並不都符合題意,如果都符合題意那就需要在兩種情況下分別進行求解,這樣後面的計算步驟可以更加完善一些,就這個題目而言,不論從解題方法和思路上來說,重點的東西都有所涉及,是一個此類題目中不折不扣的好題。

從題目的解題步驟可以看出,這類題目的主要解題思路也體現的比較清晰,首先通過題目中給出的初始條件,本期題目中的初始條件都需要從題目給出的圖像中看出來,當然了,圖像給出的信息還是不少的,同學們可以通過給出的任意時間點的振動位置來當作初始條件,完成後面的計算,當然從方便的角度來說,小編還是建議從時間等於零的狀態也就是初始運動狀態開始,這樣可以在後面的解題過程中去掉一個未知量的幹擾因素,方便後面的計算,在代入初始條件後,就能夠得到兩個特殊點的振動方程,並結合題目中給出的圖像,確定振動相位後,通過相位差的關係,得到波長等振動基本信息,這就為後面的計算打下了非常重要的基礎。

後面的計算過程,都可以通過振動方程得出,其中題目的第二問,還需要考慮質點具體振動的相位關係,來確定質點在簡諧振動過程中運動的具體路程信息。

文檔獲取

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