课件-3.2.3-波的多解问题-高中物理选择性必修1(新教材同步课件)

物理专题：波的多解问题选择性必修第一册如图所示，机械波可以向左传播，也可以向右传播，这样就形成了多解的问题。另外，质点可以向上振动，也可以向下振动，这样也能出现多解的情况。那么，如何研究和处理机械波的多解问题呢？情境导入机械波的多解问题1.波动问题多解的主要因素（1）周期性①时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确。②空间周期性：波传播的距离Δx与波长λ的关系不明确。（2）双向性①传播方向双向性：波的传播方向不确定。②振动方向双向性：质点振动方向不确定。（3）条件的不确定性引起的多解问题知识海洋2.解决波的多解问题的思路一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δt或Δx：若此关系为时间，则t＝nT＋Δt(n＝0，1，2，…)；若此关系为距离，则x＝nλ＋Δx(n＝0，1，2，…)。机械波的多解问题(1)空间周期性(波长不确定)引起多解问题v例1、已知：a坐标为（0.0），在t=0时向下振动，同时在0.15位置有一质点处于波峰，问：这列波的波长可能是多少？波长存在最大值还是最小值？x/cmy/cm0.15a例2、已知：蓝色为某时刻波形图，红色为t=2×10-2s的波形图，如果波向右传播。则波速v和频率f分别是多少？x/cmy/cm2v(2)时间周期性(周期不确定)引起多解问题拓展：若t≤T，那么v和f各是多少？一列横波在某时刻的波形图如图中实线所示，经0.02s后波形如图中虚线所示，则该波的波速v和频率f可能是()A．v＝5m／sB．v＝45m／sC．f＝50HzD．f＝37．5Hz。简谐机械波是周期性的，每经过一个周期波形与原波形重复，从而导致了问题的多解性ABD课堂巩固1例3、已知：蓝色为某时刻波形图，黑色为t=0.2s的波形图,若λ=2m,t=0.2s,求：v=?,T=？y/cm2cm(3)传播方向的不确定性引起多解问题x/cm质点若处在某一位置，则有向上和向下振动两种可能；质点若处在最大位移，则有正向最大位移和负向最大位移两种可能。从而导致了问题的多解性例4、一列简谐横波向右传播，波速为v，沿波传播方向上有相距为L的P、Q两质点，如图所示，某时刻P、Q两点都处于平衡位置，且P、Q间仅有一个波峰，经过时间t，Q质点第一次运动到波谷，则t的可能值有（）A．1个B．2个C．3个D．4个D(4)质点振动方向的不确定性引起多解问题例5、某时刻P、Q在平衡位置且p、Q之间只有一个波峰，经过一个周期，Q第一次到达波谷，已知：波速V和波长λ，求：PQ间的距离？pQV(5)条件的不确定性引起多解问题机械波在一个周期内不同时刻图象的形状是不同的，但在相隔时间为周期整数倍的不同时刻图象的形状则是相同的。机械波的这种周期性必然导致波的传播距离、时间和速度等物理量有多值与之对应。即三个物理量可分别表示为：xnxtkTttkTxntxv其中n=0,1,2,3,…;k=0,1,2,3,….机械波多解问题中物理量的处理解决此类问题时，往往采用从特殊到一般的思维方法，即找到一个周期内满足条件的特例，在此基础上，如知时间关系，则加nT；如知空间关系，则加nλ.•波传播的双向性•在一维的条件下，机械波既可以向x轴正方向传播，又可以向x轴负方向传播，这就是波传播的双向性．波沿正负两个方向传播的最短时间之和为一个周期、最短距离之和为一个波长．•即Δt左＋Δt右＝T，Δx左＋Δx右＝λ.如图所示，实线为t时刻波形，虚线为t＋Δt时刻波形．机械波多解问题中物理量的处理(2010·福建高考)一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图中的实线所示，t＝0.02s时刻的波形如图中虚线所示．若该波的周期T大于0.02s，则该波的传播速度可能是A．2m/sB．3m/sC．4m/sD．5m/sB课堂巩固2一列横波在x轴上传播,在x=0与x=1cm的两点的振动图线分别如图中实线与虚线所示.由此可以得出()A.波长一定是4cmB.波的周期一定是4sC.波的振幅一定是2cmD.波的传播速度一定是1cm/sBC课堂巩固3如图所示，实线是一列简谐横波在某一时刻的图像，经过t=0.2s后这列波的图像如图中虚线所示，求这列波的波速.课堂巩固4多解原因：•波的双向性：①波的传播方向不确定；本题还结合：波形变化（传播）的时间与周期的关系不确定一列频率为50Hz的横波在x轴上传播，某时刻，在x=2m的质点A正通过平衡位置向上运动时，在x=8m处的质点恰好处于上方最大位移处。(1)设这列波的波长大于6m，若沿x轴正方向传播,则波速多大?若沿x轴负方向传播，则波速多大?(2)若这列波的波速为240m／s,求波的传播方向课堂巩固5图示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t＝0时刻的波形图，虚线为t＝0.6s时的波形图，波的周期T＞0.6s，则（）A.波的周期为2.4sB.在t＝0.9s时，P点沿y轴正方向运动C.经过0.4s，P点经过的路程为0.4m课堂优化1下图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线。经0.5s后，其波形如图中的虚线所示。设该波的周期T大于0.5s。（1）如果波是向左传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？（2）如果波是向右传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？课堂优化2•一列横波在x轴上传播，当t=0和t=0.005s时的两波形图如图，求：（1）设周期大于（t2-t1），如果波向右（或向左）传播时，波速各为多少？（2）设周期小于（t2-t1），波速为6000m/s，求波的传播方向。课堂优化3如图实线表示一横波在某时刻的波形图线，虚线是经过0.2s时的波形图线，（1）若波向右传播，求其最大周期；（2）若波向左传播，求其在这段时间内前进的距离；（3）若波传播的速度为35m/s，试判定波传播的方向。123x/myO4--1--2--3--4课堂优化4波动问题多解的主要因素周期性时间周期性空间周期性双向性传播方向双向性振动方向双向性课堂小结THANKS