教科版高中物理选择性必修第一册精品课件 第3章 机械波 专题提升4 振动图像与波的图像的比较 机械波的多解问题.pptVIP

专题提升4振动图像与波的图像的比较机械波的多解问题

学习目标1.明确振动图像和波的图像的区别和联系。(科学思维)2.会根据质点振动图像研究波的图像,会分析涉及波的图像和振动图像的综合问题。(科学思维)3.明确机械波问题多解的原因,会分析多解问题。(科学思维)

重难探究·能力素养全提升目录索引学以致用·随堂检测全达标

重难探究·能力素养全提升

探究点一振动图像与波的图像的比较知识归纳振动图像和波的图像的比较比较项振动图像波的图像研究对象一个质点波传播方向上的所有质点研究内容某质点位移随时间的变化规律某时刻所有质点在空间分布的规律图像??

比较项振动图像波的图像横坐标表示时间表示各质点的平衡位置物理意义某质点在各时刻的位移某时刻各质点的位移振动方向的判断?(看下一时刻的位移)?(同侧法)Δt后的图形随时间推移,图像延伸,但已有形状不变随时间推移,图像沿波的传播方向平移,原有波形做周期性变化联系(1)纵坐标均表示质点的位移(2)纵坐标的最大值均表示振幅(3)波在传播过程中,各质点都在各自的平衡位置附近振动

应用体验【例1】图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图,图乙为质点P的振动图像,下列说法正确的是()A.波沿x轴负方向传播,波速v=20m/sB.t=0时刻质点Q的加速度沿y轴负方向C.质点P的振动方程为y=-0.2sin10πt(m)D.从t=0至t=2s时间内,质点P的路程为40mC

方法技巧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的传播方向,或由波的传播方向确定振动方向,进而确定振动图像等。

对点演练1(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=6s时的波形如图甲所示。在x轴正方向,距离原点小于一个波长的位置有一质点A,其振动图像如图乙所示。本题所涉及质点均已起振。下列说法正确的是()A.平衡位置在x=3m与x=7m的质点具有相同的运动状态B.质点A的平衡位置与原点的距离在0.5m到1m之间C.t=9s时,平衡位置在x=1.7m处的质点加速度方向沿y轴正方向D.t=13.5s时,平衡位置在x=1.4m处的质点位移为负值AC

解析根据波形图和振动图像可知波的波长为λ=2m,周期为T=4s,故可得波速为v==0.5m/s,平衡位置在x=3m与x=7m的质点相差两个波长,则其振动情况完全相同,A正确;根据质点A的振动图像可知,t1=7.5s时质点A在正的最大位移处,周期为T=4s,则t2=6.5s时质点A在平衡位置,t3=5.5s时质点A在负的最大位移处,故t=6s时质点A正在从负的位移位置向平衡位置振动,由t=6s的波形图可知质点A的平衡位置与原点的距离在0m到0.5m之间,B错误;

探究点二机械波的多解问题导学探究一列横波在某时刻的波形图如图中实线所示,经时间t后的波形如图中虚线所示。根据以上信息,你能看出这列波向哪个方向传播吗?时间t一定小于一个周期吗?提示不能不一定

知识归纳1.由于波的传播方向的双向性而导致多解传播方向的双向性是指波的传播方向不确定。只告诉波速不指明波的传播方向,应考虑沿两个方向传播的可能,即沿x轴正方向或沿x轴负方向传播。2.由于波的时间周期性而导致多解波的时间周期性是指每经过一个周期T,同一质点振动状态相同,波形也相同;每经过半个周期,质点振动状态相反,波形也相反。因此在波的传播过程中,经过整数倍周期时,波形相同。

3.由于波的空间周期性而导致多解波的空间周期性是指每经过一个波长λ,波形相同,质点振动状态也相同;每经过半个波长,波形相反,质点振动状态也相反。因此在波的传播方向上相距为波长整数倍距离的质点振动情况相同。4.两质点间距离与波长的关系不确定形成多解在波的传播方向上,如果两个质点间的距离不确定或者两者相位之间关系不确定,就会形成多解。若不能联想到所有可能的情况,就会出现漏解。

特别提示解决波的多解问题的一般思路(1)首先考虑双向性,若题目未告知波的传播方向或没有其他条件暗示,应首先按波传播方向的可能性进行讨论。(2)对设定的传播方向,确定Δt和T的关系,一般先确定最简单的情况,即一个周期内的情况,然后在此基础上加nT。(3)应注意题目是否有限制条件,如有的题目限制波的传播方向,有的题目限制时间Δt大于或小于一个周期等,解题时应综合考虑,加强多解意识,认真分析题意。(4)空间的周期性与时间的周期性是一致的,实质上是波形平移规律的应用,所以应用时可以针对不同题目选择其中一种方法求