《第三章 习题课 机械波的多解问题—2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共18张PPT)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章 习题课 机械波的多解问题—2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共18张PPT)（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、习题课:机械波的多解问题,问题,当堂检测,机械波的多解问题 情境探究 一列横波沿x轴传播,在某时刻x轴上相距s的A、B两点均处于平衡位置,且A、B间只有一个波峰。 (1)试画出A、B间可能的波形。 (2)若经过时间t,质点B第一次到达波峰,波的速度可以有几个值?,要点提示:(1) (2)由于波的传播方向未定,所以每种情况都有两种可能的情况。,问题,当堂检测,知识归纳 振动具有周期性,介质中振动的质点会在不同时刻多次达到同一位置,波形重复出现,从而导致传播距离、时间和速度等有多种可能值。,问题,当堂检测,1.造成波的多解的主要因素 (1)周期性 时间周期性:相隔周期整数倍时间的两个时刻的波形完全
2、相同,时间间隔t与周期T的关系不明确造成多解。 空间周期性:沿传播方向上,相隔波长整数倍距离的两质点的振动情况完全相同,质点间距离x与波长的关系不明确造成多解。 (2)双向性 传播方向双向性:在一维情况下,波可以沿x轴正向(或负向)传播,波的传播方向不确定造成多解。 振动方向双向性:在一维情况下,质点可以沿y轴正向(或负向)振动,质点振动方向不确定造成多解。,问题,当堂检测,2.波动问题的几种可能性 (1)质点达到最大位移处,则有正向和负向最大位移两种可能。 (2)质点由平衡位置开始振动,则有起振方向向上、向下(或向左、向右)两种可能。 (3)只告诉波速不指明波的传播方向时,应考虑波沿两个方向
3、传播的可能。 (4)只给出两时刻的波形,则有多次重复出现的可能。 (5)只给出部分波形或几个特殊点,这样完整波形就有多种情况。 多解的原因:(1)波的传播方向不确定;(2)波的周期性;(3)质点振动方向不明确。有时候上述多解成因交织在一起,使得问题更隐蔽复杂,学习时一定要弄清多解成因。,问题,当堂检测,典例剖析 情景一:已知两个时刻的波形图 例题1一列简谐横波图像如图所示,t1时刻的波形如图中实线所示,t2时刻的波形如图中虚线所示,已知t=t2-t1=0.5 s,问: (1)这列波的可能波速的表达式? (2)若波向左传播,且3Tt4T,波速多大? (3)若波速v=68 m/s,则波向哪个方向传
4、播?,问题,当堂检测,问题,当堂检测,(2)明确了波的传播方向,并限定3Tt4T,设此时间内波传播距离为s,则有3s4 即n=3,代入式 v负=4(4n+3) m/s=4(43+3) m/s=60 m/s。 (3)给定的波速v=68 m/s,则给定时间t内波传播距离 答案:见解析,问题,当堂检测,规律方法 从特殊到一般的思维方法 1.确定波传播的距离s:(1)沿波的传播方向,将前一时刻的波形 smin与后一时刻的波形重合,考虑到波传播在空间上的周期性,则两个时刻对应时间t内波传播的距离为s=smin+n,n=0,1, (2)a.先确定t与T的关系:任意质点从前一时刻沿振动方向振动最少时间tmi
5、n到后一时刻的振动状态,考虑到振动的周期性,则t=tmin+nT,n=0,1,问题,当堂检测,变式训练(多选)一列横波在t=0时刻的波形如图中实线所示,在t=1 s时的波形如图中虚线所示。由此可以判定此波的() A.波长一定是4 cm B.周期一定是4 s C.振幅一定是2 cm D.传播速度一定是1 cm/s,答案:A C,问题,当堂检测,情景二:已知介质中两个质点的振动情况 例题2 一列简谐横波沿直线由P向Q传播,相距21 m的P、Q两处的质点振动图像如图中P、Q所示,则() A.该波的振幅是20 cm B.该波的波长可能是12 m C.该波的波速可能是10 m/s D.该波由P传播到Q最
6、短历时3.5 s,答案:B,问题,当堂检测,解析:由题图读出,该波的振幅为A=10 cm,在t=0时刻,质点Q经过平衡位置向上运动,质点P位于波谷,波由P向Q传播,画出P、Q间可能的最简波形如图,问题,当堂检测,规律方法 解决此类问题的思路 3.挖掘题中隐含波多解的因素,如波在时间、空间上的周期性,一维波传播的双向性、质点振动的双向性等。,问题,当堂检测,1.一简谐波在某时刻的波形图如图甲所示,经0.1 s后变成如图乙所示,已知波的传播方向沿x轴正方向,求: (1)该波的波长; (2)该波的波速; (3)该波的频率。,问题,当堂检测,答案:(1)12 m(2)30(4n+1)m/s(n=0,1
7、,2,) (3)(10n+2.5)Hz(n=0,1,2,),问题,当堂检测,2.一列简谐波在x轴上传播,如图所示。t1时刻的波形如图中实线所示,t2时刻的波形如图中虚线所示。已知t=t2-t1=0.1 s,求: (1)若波沿x轴正方向传播,且tT,这列波的传播速度是多大? (2)若波沿x轴正方向传播,但t无约束条件,波速是多大? (3)若传播方向及周期均无约束条件,波速是多大? (4)若波速v=340 m/s,则波向哪个方向传播?,问题,当堂检测,问题,当堂检测,答案:(1)20 m/s(2)20(4n+1) m/s(n=0,1,2,) (3)若波沿x轴正方向传播,v=20(4n+1) m/s(n=0,1,2,);若波沿x轴负方向传播,v=20(4n+3) m/s(n=0,1,2,) (4)沿x轴正方向传播,
