3.2 波的描述(第2课时) 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第三章 机械波 第二节 波的描述（第2课时） 人教版（2019）选择性必修一 目录 1.时间的周期性形成的多解 2.空间的周期性形成的多解 3.传播方向未指定形成两种解 【课堂问题】一列横波沿x轴传播，在某时刻x轴上相距s的A、B两点， A是处于平衡位置，B是处于波峰。 请画出 1、机械波的最简波形； 2、机械波的可能波形。 ● ● B A x A 新课导入 知识讲解 课堂小结 随堂练习 布置作业 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Δ t 与周期T 的关系不明确。 ②空间周期性：波传播的距离Δ x 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。 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Δ t或Δ x，若此关系为时间，则t ＝ nT＋ Δ t(n ＝ 0，1，2，…)；若此关系为距离，则x ＝ n λ＋Δ x(n ＝ 0，1，2，…)。 新课导入 知识讲解 随堂练习 课堂小结 布置作业 1.时间的周期性形成的多解： 机械波在t时刻和t+nT时刻波形完全重合,即同一波形图对应无数个不同时刻，导致波形变化的时间Δt=t+nT有无数个，若Δt与T有一定的约束关系,可使系列解转化为有限解或唯一解 实线为0时刻 虚线最小时刻为t=T/4 虚线时刻可能为T/4+nT 传播时间Δt可能为Δt=T/4+nT(n=0、1、2、3...) (1)若Δt<T，则Δt=T/4 (2)若Δt<2T，则Δt=T/4、5T/4 v 新课导入 知识讲解 随堂练习 课堂小结 布置作业 【学以致用1】简谐横波沿 x 轴传播，M、N是 x 轴上两质点，如图甲是质点N的振动图像。图乙中实线是 t＝3s 时刻的波形图像，质点 M 位于 x＝8 m处，虚线是再过Δt 时间后的波形图像。图中两波峰间距离 Δx＝7.0 m，求： （1）波速大小和方向； （2）时间Δ t。 解析： （1）由题图知T＝6 s，λ＝8 m 则波速大小为： v ＝ ＝ m/s t ＝3 s时，质点N向下振动，故波沿 x 轴负方向传播 （2）由题意知，时间 Δ t ＝nT＋ ＝(6n＋ )s，(n＝0，1，2，3…) 随堂练习 新课导入 知识讲解 课堂小结 布置作业 2.空间的周期性形成的多解： 将某一波形沿波的传播方向平移x和x+nλ距离波形完全重合，即即同一波形图对应无数个不同的传播距离，导致波形变化的传播距离Δx=x+nλ有无数个解，若Δx与λ有一定的约束关系,可使系列解转化为有限解或唯一解 v 实线为原位置0 到虚线传播最小距离为x=3λ/4 到虚线传播距离可能为3λ/4+nλ 传播时间Δx可能为Δx=3λ/4+nλ(n=1、2、3...) (1)若Δx<λ，则Δx=3λ/4 (2)若Δx<2λ，则Δx=3λ/4、7λ/4 新课导入 知识讲解 随堂练习 课堂小结 布置作业 【学以致用2】如图中实线是一列简谐横波在t1 ＝ 0时刻的波形，虚线是这列波在t2 ＝ 0.5 s时刻的波形。 （1）写出这列波的波速表达式； （2）若波速大小为74 m/s，波速方向如何？ 解析：（1）由题图像可知 λ ＝ 8 m 当波向右传播时，波传播距离为： s ＝ n λ＋ λ ＝ (8n＋3) m (n＝0，1，2...) 波速为：v ＝ ＝ m/s ＝ (16n＋6) m/s　(n＝0，1，2…) 当波向左传播时，波传播距离为： s ＝ n λ＋ λ ＝ (8n＋5) m (n＝0，1，2…) 波速为：v ＝ ＝ m/s ＝ (16n＋10) m/s　(n＝0， 1，2…) （2）若波速大小为74 m/s，在 Δ t ＝ t2－t1 时间内 波传播的距离为： s ＝ v Δ t ＝ 74×0.5 m ＝ 37 m 因为： s ＝ 37 m ＝ 4λ＋ λ 所以波向左传播。 随堂练习 新课导入 知识讲解 课堂小结 布置作业 3.传播方向未指定形成两种解: 波在空间或平面传播方向有无数个，高中阶段只讨论沿直线传播的简单情形,方向只有两个，若没有指明或不能判断出传播方向,有两个方向可能性，结合周期性考虑，每个方向有无数个解。 新课导入 知识讲解 随堂练习 课堂小结 布置作业 【学以致用3】图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形图。经过0.5 s 后，其波形如图中虚线所示。设该波的周期 T 大于 0.5 s。 （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？ 随堂练习 新课导入 知识讲解 课堂小结 布置作业 （2）如果波是向