2019版物理人教版选修3-4课件：第十二章 机械波 本章整合

1、-1- 本章整合 -2- 本章整合 知识网络专题突破 机 械 波 -3- 本章整合 专题突破知识网络 专题一专题二 专题一机械波的多解问题 1.方向性不确定形成多解。 波总是由波源发出并由近及远地向前传播。波在介质中传播时, 介质中各质点的振动情况依据波的传播方向是可以确定的,反之亦 然。但是,根据题中的已知条件不能确定波的传播方向或者不能确 定质点振动方向时,就会出现多解。然而同学们在解题时往往凭着 主观意向,先入为主地选定某一方向为波的传播方向或质点振动方 向,这样就漏掉一个相反方向的可能性解。 -4- 本章整合 专题突破知识网络 专题一专题二 【例1】 有一列沿水平方向传播的简谐横波,频

2、率为10 Hz,沿竖 直方向振动,当绳上的质点P到达其平衡位置且向下运动时,在其右 方相距0.6 m处的质点Q刚好到达最高点,求波的传播方向和波速。 点拨：由于题干中没有明确波的传播方向,故在求解时应根据波 可能的传播方向讨论求解。 解析：由题意可以作出一个周期内P、Q两质点可能的波形示意 图,波可以向左传播,也可以向右传播,如图所示,甲、乙分别表示波 向右和向左传播时的基本波形。 -5- 本章整合 专题突破知识网络 专题一专题二 由于波的空间周期性,P、Q间波形有两种情况: -6- 本章整合 专题突破知识网络 专题一专题二 -7- 本章整合 专题突破知识网络 专题一专题二 2.时间、距离不确

3、定形成多解。 沿着波的传播方向,相隔一个波长的连续两个相邻的质点振动的 步调是完全相同的;在时间上相隔一个周期的前后两个相邻时刻的 波形图线是完全相同的。所以,当题中已知条件没有给定波传播的 时间(波传播的时间t与周期T之间的关系不确定)或是没有给定波 的传播距离(波的传播距离s与波长之间的关系不确定),就会出现 多解现象。同学们在解题时经常只分析传播时间t小于T(或波传 播距离s小于波长)的特解情况,从而造成特解代替通解的漏解现 象。 -8- 本章整合 专题突破知识网络 专题一专题二 【例2】 一列简谐横波沿直线由a向b传播,相距10.5 m的a、b两 处的质点振动图象如图所示,则() A.

4、该波的振幅可能是20 cm B.该波的波长可能是8.4 m C.该波的波速可能是10.5 m/s D.该波由a传播到b可能历时7 s 点拨：题干中a、b两点之间的距离与波长的关系不确定,所以根 据题给条件寻求a、b间距与波长所满足的关系是求解问题的关键。 -9- 本章整合 专题突破知识网络 专题一专题二 解析：由图象知振幅一定为10 cm,所以A错误。在t=0时质点a位 于波谷位置,质点b位于平衡位置且向y轴正方向运动,又由于简谐波 答案：D -10- 本章整合 专题突破知识网络 专题一专题二 3.两质点间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

5、不确定,就会形成多解。若不能联想到所有可能情况,就 会出现漏解。 -11- 本章整合 专题突破知识网络 专题一专题二 【例3】 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两质点都处于平衡位 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 点拨：本题的关键是要全面分析P、Q间仅有一个波峰的所有可 能情况,求出每一种情况对应的波长,进而求出周期T,然后再来确定 t与周期T的关系。 -12- 本章整合 专题突破知识网络 专题一专题二 解析：由题中条件可知,P、Q间的波形有

6、如图所示四种且均向 右传播: 答案：D -13- 本章整合 专题突破知识网络 专题一专题二 专题二t前后波形的画法 1.t后波形的画法。 (1)平移法(如画图中t时间后的波形) 原理:波传播的是运动形式,即波形的传播。 -14- 本章整合 专题突破知识网络 专题一专题二 方法与步骤: b.把波形沿波的传播方向平移x,如图所示的图象。 c.然后将图线向反方向顺沿即可,如图中虚线部分。 -15- 本章整合 专题突破知识网络 专题一专题二 (2)特殊点法(如画图中t时间后的波形) 原理:参与波动的介质质点都在各自的平衡位置振动,并不随 波迁移。 方法与步骤: -16- 本章整合 专题突破知识网络 专

7、题一专题二 2.t前波形的画法。 如果运用平移法,只需将波形逆着波的传播方向推进;如果运用 特殊点法,只需沿着质点振动的反方向找t后的 质点位置,其他做法不变。 温馨提醒(1)根据波形呈空间周期性的特点。当波向前推进为波 长整数倍时,波形同原来相同,所以实际作图时通常采取去整(波长 整数倍部分)留零(不到一个波长的部分)的方法去处理。 (2)平移后的波形,图象的前半部分要出现“残缺”,一定要注意把 图象补画完整。 -17- 本章整合 专题突破知识网络 专题一专题二 【例4】 如图甲所示,一列简谐横波在t=0.2 s时的波形,其中原点 是波源,图乙是波上某一点P的振动图象。 (1)求波速,并说明P质点的位置。 (2)画出t=0.4 s和t=0.55 s时的波形。 点拨：由题图可直接读出波长、周期T,便可算出波速,可选用 特殊点振动法或平移法来确定t=0.4 s和t=0.55 s时的波形。 -18- 本章整合 专题突破知识网络 专题一专题二 解析：(1)由题图甲知波长=4 m,由题图乙知周期T=0.2 s,所以波 运动,且它已振动了一个周期,所以它应是