鲁科版高中物理选择性必修第一册精品课件 第3章 习题课 机械波的多解问题.ppt

(2)明确了波的传播方向,并限定3TΔt4T,设此时间内波传播距离为s,则有3λs4λ即n=3,代入②式v负=4(4n+3)m/s=4×(4×3+3)m/s=60m/s。答案见解析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,将前一时刻的波形平移最小距离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Δt内波传播的距离为Δs=smin+nλ,n=0,1,…(2)a.先确定Δt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tmin到后一时刻的振动状态,考虑到振动的周期性,则Δt=tmin+nT,n=0,1,…变式训练1(2021全国乙卷)图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线,经过0.3s后,其波形曲线如图中虚线所示。已知该波的周期T大于0.3s。若波是沿x轴正方向传播的,则该波的速度大小为m/s,周期为s;若波是沿x轴负方向传播的,该波的周期为s。?答案0.50.41.2情境二: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21m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20cmB.该波的波长可能是12mC.该波的波速可能是10m/sD.该波由P传播到Q最短历时3.5s解析由题图读出,该波的振幅为A=10cm,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,考虑到波在空间上的周期性,P、Q间距离与波长的关系为答案B规律方法解决此类问题的思路1.确定两质点间距离Δs与波长λ的关系:根据波传播方向和两质点在同一时刻的振动情况(由题意或两质点的振动图像确定同一时刻的振动情况),画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。情境三:已知某时刻波的图像和某质点的振动图像例题3(多选)图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图,P、Q为介质中的两个质点,图乙为质点P的振动图像,则()甲乙A.t=0.2s时,质点Q沿y轴负方向运动B.0~0.3s内,质点Q运动的路程为0.3mC.t=0.5s时,质点Q的加速度小于质点P的加速度D.t=0.7s时,质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离答案CD规律方法解决波的图像和质点振动图像问题的思路(1)根据波的图像和传播方向,可以确定振幅A、波长λ和某质点此时刻的位移和振动方向;根据某质点的振动图像,可以确定振幅A、周期T和该质点在波的图像对应时刻的位移和振动方向。(2)根据v=确定波速,根据质点的振动方向确定波传播方向,或由波的传播方向确定振动方向,进而确定振动图像等。变式训练2(2020北京卷)一列简谐横波某时刻波形如图甲所示。由该时刻开始计时,质点L的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是()A.该横波沿x轴负方向传播B.质点N该时刻向y轴负方向运动C.质点L经半个周期将沿x轴正方向移动到N点D.该时刻质点K与M的速度、加速度都相同解析由图乙可知,质点L在该时刻向y轴正方向振动,依据微平移法可知,该横波沿x轴正方向传播,故A错误;由上分析,结合微平移法可知,质点N该时刻向y轴负方向运动,故B正确;机械波在传播过程中,质点并不随波一起迁移,因此质点L经半个周期不会沿x轴正方向移动到N点,故C错误;K、M之间间隔半个波长,K、M的步调始终相反,因此该时刻质点K与M的加速度大小相同,但方向不同,故D错误。答案B当堂检测1.一简谐波在某时刻的波形图如图甲所示,经0.1s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。解析(1)由图知波长λ=12m。(2)由甲、乙两图知,波沿x轴正方向传播的距离答案(1)12m(2)30(4n+1)m/s(n=0,1,2,…)(3)(10n+2.5)Hz(n=0,1,2,…)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Δt=t2-t1=0.1s,问:(1)若波沿x轴正方向传播,且ΔtT,这列波的传播速度是多大?(2)若波沿x轴正方向传播,但Δt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=340m/s,则波向哪个方向传播?(3)因传播方向及周期均无约束条件,则波传播的双向性和时间周期性均要考虑。答案(1)20m/s(2)20(4n+1)m/s(