探究:质点振动时,每隔一个周期总是重复前面的振动,所以每隔一个周期,波形恢复原波形,则t+nT时刻波的图象与t时刻的波形相同.t+(n+)T(n=0,1,2......)时刻波的图象与t时刻波形关于x轴对称.
姊妹题 在例3中,作出t=2.0s时刻波的图象.
答案:将t=3.0s时刻波的图象向左平移1.5m,得到如图10.3-5所示的虚线,即是t=2.0s时刻波的图象.当然,也可用特殊质点的振动作图.
考点四:由波的周期性和方向性所引起的多解问题
例4 如图10.3-6所示为一列沿x轴传播的简谐横渡的图象,实线表示开始计时t1=0时刻的波形图象;实线表示开始计时去t1=0时刻的波形图象,虚线表示t2=0.5s时刻的波形图象.(1)如果波在介质中沿x轴正方向传播,且3T<(t2-t1)<4T,T为周期,则波速多大?(2)如果波在介质中沿x轴负方向传播,且3T<(t2-t1)<4T,则波速多大?(3)如果波在介质中的波速是76m/s,则此波的传播方向如何?
分析:波由实线图象状态变为虚线所描述的状态经历的时间出t=t2-t1=0.5s,依题意,3T<t<4T,波的传播方向有沿x轴正、负方向两种可能,如果波沿x轴正方向传播,t时间内传播3波长;如果传播方向相反,则t时间内传播3波长,由速度公式v=,波速可求.
波形变化经过的时间t=t2-t1=0.5s,依题意3T<t<4T,可知波在t时间内传播的距离大于3倍波长,而小于4倍波长,又波长=8m.
(l)如果波沿x轴的正方向传播,则在t=0.5s的时间内,波向前传播的距离s1=3=3m=26m,波速v1==52m/s.
(2)如果波沿x轴的负方向传播,则在t=0.5s的时间内波向前传播的距离s2=3=×8m=30m,波速v2===60m/s.
(3)如果波速v=76m/s,则0.5s内波向前传播的距离s3=vt=76×0.5m=38m=