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關(guān)于高中物理機(jī)械波第1頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六問(wèn):質(zhì)點(diǎn)本身有沒(méi)有隨波遷移?傳出去的是什么?質(zhì)點(diǎn)做什么運(yùn)動(dòng)?沒(méi)有!機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式能量和信息問(wèn):在機(jī)械波的傳播中,存在著哪兩種運(yùn)動(dòng)?波的傳播:勻速直線運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng):機(jī)械振動(dòng)(周期性非勻變速運(yùn)動(dòng))問(wèn):由波的形成可推知機(jī)械波波速取決于什么?機(jī)械波波速僅取決于介質(zhì)一個(gè)周期內(nèi)波推進(jìn)的距離是一個(gè)波長(zhǎng)第2頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六三、機(jī)械波的分類1、橫波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直。如:繩波在橫波中,凸起部分的最高點(diǎn)叫做波峰,凹下部分的最低點(diǎn)叫做波谷波峰波谷第3頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六2、縱波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上。
如:彈簧波、聲波在縱波中,質(zhì)點(diǎn)分布最密的部分叫密部,質(zhì)點(diǎn)分布最疏的部分叫疏部。橫波和縱波可以同時(shí)存在,例如:地震波既有橫波又有縱波。注意:橫波只能在固體中傳播,而縱波可以在固、液、氣中傳播。密部疏部演示彈簧波第4頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六四、機(jī)械波和機(jī)械振動(dòng)的關(guān)系類別振動(dòng)波動(dòng)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象運(yùn)動(dòng)成因聯(lián)系單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的周期性運(yùn)動(dòng)所有質(zhì)點(diǎn)共同的周期性運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)受到指向平衡位置的回復(fù)力作用介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)受到相鄰質(zhì)點(diǎn)的帶動(dòng)1.振動(dòng)是波動(dòng)的起因,波動(dòng)是振動(dòng)的傳播2.有波動(dòng)一定有振動(dòng),有振動(dòng)不一定有波動(dòng)書P26123第5頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六例1.關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系,下列說(shuō)法正確的是()A.如果波源停止振動(dòng),在介質(zhì)中傳播的波也立即停止B.發(fā)聲體在振動(dòng)時(shí),一定會(huì)產(chǎn)生聲波C.波動(dòng)的過(guò)程是介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)由近及遠(yuǎn)的傳播過(guò)程D.波動(dòng)的過(guò)程是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)形式及能量由近及遠(yuǎn)的傳播過(guò)程E.如果沒(méi)有機(jī)械振動(dòng),一定沒(méi)有機(jī)械波F.只要物體做機(jī)械振動(dòng),一定有機(jī)械波產(chǎn)生G.機(jī)械波的傳播速度與振源的振動(dòng)速度一樣H.機(jī)械波的頻率與振源的頻率一樣DEH第6頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六例2.關(guān)于橫波與縱波的說(shuō)法中,正確的是()A.振源上下振動(dòng)形成的波是橫波B.振源左右振動(dòng)形成的波是縱波C.振源振動(dòng)方向與波的傳播方向互相垂直形成的是橫波D.在固體中傳播的波一定是橫波C第7頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六例3.關(guān)于機(jī)械波在傳播過(guò)程中的特點(diǎn),以下說(shuō)法正確的是()A.后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)總是跟著重復(fù)前一個(gè)帶動(dòng)它振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)B.振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的頻率隨波的傳播而降低C.介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)只在自己的平衡位置附近做振動(dòng)D.機(jī)械波的傳播必須有介質(zhì)E.介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)隨波遷移F.波源的振動(dòng)能量隨波傳遞G.波源的能量隨振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的遷移而隨波傳遞ACDF第8頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六一、振動(dòng)圖象1、物理意義:描述一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻離開平衡位置的位移2、由圖可以讀出:
1)該質(zhì)點(diǎn)在任一時(shí)刻的位移x2)振幅A周期T3)加速度a的方向:總指向平衡位置
4)比較速度v的大小
5)速度v的方向: (在其上,v方向向上;在其下,v方向向下)注意:圖象上的縱坐標(biāo)表示位移,并不表示質(zhì)點(diǎn)在空間的實(shí)際位置。xtO看下一時(shí)刻所處的位置第9頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六二、波的圖象1、物理意義:描述某時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移橫波的圖象與波形相似。對(duì)橫波:對(duì)縱波:波形——疏密相間的波形波的圖象——正弦(或余弦)圖象YXOv第10頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六2、由圖可以得出?1)振幅A波長(zhǎng)YXOvA2)該時(shí)刻任一質(zhì)點(diǎn)的位移x3)該時(shí)刻任一質(zhì)點(diǎn)加速度a的方向:4)該時(shí)刻任一質(zhì)點(diǎn)速度v的方向:
指向平衡位置(在其上,v方向向上;在其下,v方向向下)看該質(zhì)點(diǎn)的前一質(zhì)點(diǎn)的位置,注意:波不一定沿x軸正方向傳播,不指定波的傳播方向,波可能沿x軸正方向或負(fù)方向傳播。注意波的雙向性方法1第11頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六vvvv上坡下坡上坡上坡下坡vABCD方法二:看下一時(shí)刻的波的圖象方法三:沿波的傳播方向看,“上坡”的點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng),“下坡”的點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)方法四:在圖象上的一點(diǎn)畫出波的傳播方向(水平箭頭)、質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向(豎直箭頭),這兩個(gè)箭頭總在曲線的同側(cè)第12頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六方法1、平移法0xy△xt△xt+△t△x=v△tv5)若知道傳播方向,可以畫出經(jīng)△t后的波形YXOv?T后的波形?第13頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六YXO方法2、特殊質(zhì)點(diǎn)法v一般用于畫經(jīng)T/4,T/2,3T/4…后的波的圖象經(jīng)T/4后經(jīng)T/2后第14頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六四、振動(dòng)圖象與波的圖象的比較XtOYXO振動(dòng)圖象波的圖象研究對(duì)象一個(gè)質(zhì)點(diǎn)一段時(shí)間許多質(zhì)點(diǎn)一個(gè)時(shí)刻坐橫標(biāo)縱時(shí)間各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置位移位移判斷質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向看下一時(shí)刻看前一質(zhì)點(diǎn)經(jīng)△t后的圖象繼續(xù)延伸波形沿傳播方向平移什么情況下已振質(zhì)點(diǎn)的波形不變?第15頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六表示了兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)哪個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)超前?甲乙表示了同一列波在兩個(gè)時(shí)刻的波形,經(jīng)多久甲波形變?yōu)橐也ㄐ蔚??甲乙乙超前?/4T向右傳,經(jīng)(n+3/4)T向左傳,經(jīng)(n+1/4)T第16頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六例.一列向右傳播的簡(jiǎn)諧波在某時(shí)刻的波形圖試畫出再經(jīng)過(guò)T/4、3T/4和5T/4時(shí)的波形圖.YXO波的傳播方向1234第17頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六例.一列向右傳播的簡(jiǎn)諧波在某時(shí)刻的波形圖試畫出再經(jīng)過(guò)T/4、3T/4和5T/4時(shí)的波形圖.YXO波的傳播方向試畫出該時(shí)刻前T/4、3T/4和5T/4時(shí)刻的波形圖1234第18頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六例.一列橫波沿繩子向右傳播,某時(shí)刻繩子形成如圖所示的形狀,對(duì)此時(shí)繩上A、B、C、D、E、F六個(gè)質(zhì)點(diǎn)()A.它們的振幅相同B.質(zhì)點(diǎn)D和F的速度方向相同C.質(zhì)點(diǎn)A和C的速度方向相同D.從此時(shí)算起,質(zhì)點(diǎn)B比C先回到平衡位置AD第19頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六例.一機(jī)械橫波在x軸上傳播,在某時(shí)刻的波形如圖所示,已知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)f的運(yùn)動(dòng)方向向下,則()A.此波朝x軸的負(fù)方向傳播B.質(zhì)點(diǎn)d此時(shí)向下運(yùn)動(dòng)C.質(zhì)點(diǎn)b將比質(zhì)點(diǎn)c先回到平衡位置D.質(zhì)點(diǎn)e此時(shí)的位移為零BCD第20頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六一、波長(zhǎng)λ
-------在波動(dòng)中,兩個(gè)相鄰?fù)噘|(zhì)點(diǎn)間的距離1)在橫波中,兩個(gè)相鄰波峰(或波谷)間的距離等于λ;2)在縱波中,兩個(gè)相鄰密部(或疏部)間的距離等于λ;
思考:兩個(gè)相鄰反相質(zhì)點(diǎn)間的距離為多少? λλλλ第21頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六二、頻率-----波的頻率等于質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率注意:波的頻率只與振源有關(guān),與介質(zhì)無(wú)關(guān)例如:同一聲音在空氣、水、鋼管中傳播,音調(diào)(頻率)不變。第22頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六三、波速------振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的速度1)波速取決于介質(zhì)的性質(zhì);2)波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時(shí),頻率f不變,波速v變化,因而波長(zhǎng)λ也變 例如:某聲音f=100HZ, 在空氣中傳播v1=340m/s,其波長(zhǎng)λ1=3.4m; 在鋼管中傳播v2=1500m/s,其波長(zhǎng)λ2=15m第23頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六例1、一個(gè)周期為0.1s的波源,在甲介質(zhì)中形成一列波長(zhǎng)為10m的簡(jiǎn)諧波,該波傳到乙介質(zhì)中傳播速度為200m/s,則下列敘述中正確的是()A、在甲介質(zhì)中波速為100m/sB、在甲介質(zhì)中頻率為10HzC、在乙介質(zhì)中波長(zhǎng)為20mD、在乙介質(zhì)中周期為0.2sABC第24頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六例2.如圖,為某一時(shí)刻橫波的圖象,圖中位于a、b兩處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)1/4周期后分別運(yùn)動(dòng)到a′、b′處。則由圖可知()A.波的周期B.波的傳播速度C.波的傳播方向D.波的波長(zhǎng)x/my/cm01234567a′
bb′
aCD第25頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六y/cmx/m021046-10例3.一列簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波某時(shí)刻的波形圖如圖所示,波源的平衡位置坐標(biāo)為x=0。當(dāng)波源質(zhì)點(diǎn)處于其平衡位置上方且向下運(yùn)動(dòng)時(shí),介質(zhì)中平衡位置坐標(biāo)x=2m的質(zhì)點(diǎn)所處位置及運(yùn)動(dòng)情況是()A.在其平衡位置下方且向上運(yùn)動(dòng)B.在其平衡位置下方且向下運(yùn)動(dòng)C.在其平衡位置上方且向上運(yùn)動(dòng)D.在其平衡位置上方且向下運(yùn)動(dòng)A
相距為λ/2的兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)反向!在同一時(shí)刻,兩者的位移(速度、加速度)大小相等、方向相反。第26頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六例4.一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播,t=0時(shí)刻的波形圖如甲圖所示,x=2cm的質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像如圖乙所示,由此可以判斷()A.該波的傳播方向是沿x軸的負(fù)方向.B.該波在2s時(shí)間內(nèi)傳播的距離是2cm.C.在t=1.5s時(shí)P點(diǎn)的速度最大D.在0到1.5s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程是12cmABt/s甲乙第27頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六
例5.一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,傳播速度為10m/s。當(dāng)波傳到x=5m處的質(zhì)點(diǎn)P時(shí),波形如圖所示。則以下判斷正確的是()
A.各質(zhì)點(diǎn)的起振方向向下
B.再經(jīng)過(guò)0.4s,質(zhì)點(diǎn)P第一次回到平衡位置
C.再經(jīng)過(guò)0.7s,x=9m處的質(zhì)點(diǎn)Q到達(dá)波峰處
D.質(zhì)點(diǎn)Q到達(dá)波峰時(shí),質(zhì)點(diǎn)P恰好到達(dá)波谷處y/mx/mP06248100.2-0.2QvAC第28頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六例6.在某介質(zhì)中形成一列簡(jiǎn)諧波,t=0時(shí)刻的波形如圖中的實(shí)線所示。若波向右傳播,零時(shí)刻剛好傳到A點(diǎn),且再經(jīng)過(guò)0.6s,P點(diǎn)也開始起振,求:(1)該列波的周期T=?(2)從t=0時(shí)起到P點(diǎn)第一次達(dá)到波峰時(shí)止,O點(diǎn)對(duì)平衡位置的位移y0及其所經(jīng)過(guò)的路程s0各為多少?0x/my/cm-1172-2PA(2)y0=-0.02m
s0=0.3mT=0.2s第29頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六例7.在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個(gè)質(zhì)點(diǎn),相鄰兩質(zhì)點(diǎn)的距離均為L(zhǎng),如圖(a)所示。一列橫波沿該直線向右傳播,t=0時(shí)到達(dá)質(zhì)點(diǎn)1,質(zhì)點(diǎn)1開始向下運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)時(shí)間?t第一次出現(xiàn)如圖(b)所示的波形,則該波的()A.周期為?t,波長(zhǎng)為8L.B.周期為2?t/3,波長(zhǎng)為8L.C.周期為2?t/3,波速為12L/Δt.D.周期為?t,波長(zhǎng)為8L/Δt123456789圖(a)123456789v圖(b)BC第30頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六例8、如圖所示,波源S從平衡位置y=0開始振動(dòng),運(yùn)動(dòng)方向豎直向上(y軸的正方向),振動(dòng)周期T=0.01s,產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧波向左、右兩個(gè)方向傳播,波速均為v=80m/s,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,P、Q兩點(diǎn)開始振動(dòng)。已知距離SP=1.2m、SQ=2.6m,(1)畫出S開始振動(dòng)t=0.04S時(shí)的波形;(2)畫出在Q剛開始振動(dòng)時(shí)刻的波形;SPQQSP第31頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六(3)若以Q點(diǎn)開始振動(dòng)的時(shí)刻作為計(jì)時(shí)的零點(diǎn),則在下圖的振動(dòng)圖像中能正確描述,P、Q兩點(diǎn)振動(dòng)情況的是()A、甲是Q點(diǎn)的振動(dòng)圖像B、乙是Q點(diǎn)的振動(dòng)圖像C、丙是P點(diǎn)的振動(dòng)圖像D、丁是P點(diǎn)的振動(dòng)圖像AD第32頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六波的多解問(wèn)題經(jīng)過(guò)nT或傳了后的波形(前段)不變雙向性第33頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六例9.一列橫波在x
上傳播,t
時(shí)刻與t+0.4s時(shí)刻在x
軸上0--6m區(qū)間內(nèi)的波形圖如圖中同一條圖線所示,由圖可知()A.該波最大波速為10m/sB.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期的最大值為0.4sC.在t+0.2s時(shí),x=6m的質(zhì)點(diǎn)位移為零
D.若波沿x
軸正方向傳播,各質(zhì)點(diǎn)剛開始振動(dòng)時(shí)的方向向上x/my/m0123456BC解:nT=0.4sT=0.4/n(s)λ=4mv=λ/T=10n(m/s)第34頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六例10.一列簡(jiǎn)諧波沿一直線傳播,當(dāng)直線上某質(zhì)點(diǎn)a向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)最大位移時(shí),a點(diǎn)右方相距0.15m的b點(diǎn)恰經(jīng)平衡位置向上運(yùn)動(dòng),則這列波的波長(zhǎng)可能是()
A.0.6mB.0.3mC.0.2mD.0.12mb
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a第35頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六例11、如圖所示,實(shí)線是一列簡(jiǎn)諧波在某一時(shí)刻的波形圖線,虛線是0.2s后它的波形圖,這列波可能的傳播速度是多少?=(20n+15)m/s(n=1,2,3,…)向右傳播:=(20n+5)m/s向左傳播:第36頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六例4、如圖,一根水平長(zhǎng)繩上的a、b兩點(diǎn)相距14m,b點(diǎn)在a點(diǎn)的右方,波長(zhǎng)λ>14m。當(dāng)一列簡(jiǎn)諧橫波沿此長(zhǎng)繩向右傳播時(shí),若a點(diǎn)的位移達(dá)到正極大時(shí),b點(diǎn)的位移為零,且向下運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)1.0s后,a點(diǎn)的位移第一次為零,且向下運(yùn)動(dòng),而b點(diǎn)的位移達(dá)到負(fù)極大,則這列簡(jiǎn)諧波的波速等于多少?T/4=1.0sab3/4λ=14m所以v=λ/T=(14/3)m/s第37頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六例4原題:如圖,一根水平長(zhǎng)繩上的a、b兩點(diǎn),相距為14m,b點(diǎn)在a點(diǎn)的右方,波長(zhǎng)λ>14m。當(dāng)一列簡(jiǎn)諧橫波沿此長(zhǎng)繩向右傳播時(shí),若a點(diǎn)的位移達(dá)到正極大時(shí),b點(diǎn)的位移為零,且向下運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)1.0s后,a點(diǎn)的位移第一次為零,且向下運(yùn)動(dòng),而b點(diǎn)的位移達(dá)到負(fù)極大,則這列簡(jiǎn)諧波的波速等于多少?ab變化一:若把原題中“波長(zhǎng)λ>14m”的條件取消,則波速可能等于多少?解答:考慮空間上的周期性,(n+3/4)λ=14mT/4=1.0s,故波速:v=λ/T=14/(4n+3)m/s(n=0、1、2、3……),第38頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六變化二:若把原題中“a點(diǎn)的位移第一次為零”改為“a點(diǎn)的位移為零”呢?解答:考慮時(shí)間上的周期性,即:(n+1/4)T=1s,
3λ/4=14m,故波速:v=λ/T=14(4n+1)/3m/s例4原題:如圖,一根水平長(zhǎng)繩上的a、b兩點(diǎn),相距為14m,b點(diǎn)在a點(diǎn)的右方,波長(zhǎng)λ>14m。當(dāng)一列簡(jiǎn)諧橫波沿此長(zhǎng)繩向右傳播時(shí),若a點(diǎn)的位移達(dá)到正極大時(shí),b點(diǎn)的位移為零,且向下運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)1.0s后,a點(diǎn)的位移第一次為零,且向下運(yùn)動(dòng),而b點(diǎn)的位移達(dá)到負(fù)極大,則這列簡(jiǎn)諧波的波速等于多少?ab第39頁(yè),共44頁(yè),2022年,5月20日,17點(diǎn)30分,星期六變化三:若把原題中“a點(diǎn)的位移第一次為零”改為“a點(diǎn)的位移為零”,并取消“波長(zhǎng)λ>14m”的條件呢?解答:a、b間距離為(n+3/4)λ=14m(n=0、1、2…)a回到平衡位置經(jīng)過(guò)的時(shí)間為(k+1/4)T=1s(k=0、1、2…)所以v=λ/T=14(4k+1)/(4n+3)m/s例4原題:如圖,一根水平長(zhǎng)繩上的a、b兩點(diǎn),相距為14m,b點(diǎn)在a點(diǎn)的右方,波長(zhǎng)λ>14m。當(dāng)一列簡(jiǎn)諧橫波沿此長(zhǎng)繩向右傳播時(shí),若a點(diǎn)的位移達(dá)到正極大時(shí),b點(diǎn)的位移為零,且向下運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)1.00s后,a點(diǎn)的位移第一次為零,且向下運(yùn)動(dòng),而b點(diǎn)的位移達(dá)到負(fù)極大,則這列簡(jiǎn)諧波的波速等于多少
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