人教版高中物理选择性必修第一册第三章素养提升课(二)波的图像与振动图像的综合问题波的多解问题课件.ppt

[跟进训练]1．(多选)一简谐机械波沿x轴负方向传播，波长为λ，周期为T。图甲为t＝0时刻的波形图，a、b、c是波上的三个质点。图乙是波上某一质点的振动图像。下列说法正确的是()A．t＝0时，质点a的加速度比质点b的小B．质点b和质点c的速度方向总是相反的C．图乙可以表示质点b的振动D．图乙可以表示质点c的振动√√BD[t＝0时，质点a的加速度比质点b的加速度大，故A错误；质点b和质点c都处于平衡位置且相距半个波长，二者速度方向总是相反的，故B正确；由题图甲可知t＝0时质点b振动方向向下，质点c振动方向向上，题图乙中t＝0时质点振动方向向上，故题图乙不能表示质点b的振动，但可以表示质点c的振动，故C错误，D正确。]2．一列简谐横波沿x轴负方向传播，如图所示，其中图甲是t＝1s时的波形图，图乙是该波中某振动质点的位移随时间变化的图像(两图用同一时刻作为起点)。(1)图乙可能是图甲中质点____(填正确选项即可)的振动图像；若该波沿x轴正方向传播，则图乙可能是图甲中质点____(填正确选项即可)的振动图像。A．x＝0处的质点 B．x＝1m处的质点C．x＝2m处的质点 D．x＝3m处的质点(2)画出x＝3m处的质点的振动图像。AC[解析](1)当t＝1s时，由题图乙可知，此时该质点在平衡位置，正要沿y轴负方向运动，由于该波沿x轴负方向传播，由题图甲知此时x＝0处的质点在平衡位置，且正沿y轴负方向运动，故A正确。若该波沿x轴正方向传播，由题图甲可知，t＝1s时x＝2m处的质点在平衡位置，且正沿y轴负方向运动，故C正确。(2)在t＝1s时，x＝3m处的质点在正向最大位移处，可得振动图像如图所示。探究2波的多解问题1．造成波动问题多解的主要因素(1)周期性。①时间周期性：相隔周期整数倍时间的两个时刻的波形图完全相同，时间间隔Δt与周期T的关系不明确造成多解。②空间周期性：沿波的传播方向，相隔波长整数倍距离的两质点的振动情况完全相同，质点间距离Δx与波长λ的关系不明确造成多解。(2)双向性。对给定的波形图，波的传播方向不同，质点的振动方向也不同，反之亦然。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．解决波动的多解问题的方法(1)解决周期性多解问题时，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，在此基础上再加上时间nT，或找到一个波长内满足条件的特例，在此基础上再加上距离nλ。(2)解决双向性多解问题时，养成全面思考的习惯。【典例2】(多选)(2021·山东卷)一列简谐横波沿x轴传播，如图所示，实线为t1＝2s时的波形图，虚线为t2＝5s时的波形图。以下关于平衡位置在原点处质点的振动图像，可能正确的是()ABCD√√规律方法解决波的多解问题的一般思路(1)首先考虑传播方向的双向性：如果题目未说明波的传播方向或没有其他条件暗示，应首先按波的传播方向的可能性进行讨论。(2)对设定的传播方向，首先确定Δt和T(或确定Δx和λ)的关系，一般先确定最简单的情况，即一个周期内(或一个波长内)的情况，然后在此基础上加nT(或nλ)。(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，或限制时间Δt大于或小于一个周期等，所以解题时应综合考虑。√√√4．一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x＝12m处的质点的振动图像如图甲所示，在x＝18m处的质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是()A．该波的周期为15sB．该波的波长可能为8mC．在0～4s内，x＝12m处和x＝18m处的质点通过的路程均为6cmD．x＝12m处的质点在平衡位置向上振动时，x＝18m处的质点在波谷√一、选择题1．根据如图所示的甲、乙两图像，分别判断它们属于何种图像()A．甲是振动图像，乙是波的图像B．甲是波的图像，乙是振动图像C．都是波的图像D．都是振动图像题号素养提升练(二)波的图像与振动图像的综合问题波的多解问题3524687910√1B[波的图像横轴为x轴，表示介质中各振动质点的平衡位置，振动图像横轴为t轴，表示时间，故选项B正确。]2．一列简谐横波沿x轴负方向传播，波速为v＝4m/s。已知坐标原点(x＝0)处质点的振动图像如图所示，在下列选项中能够正确表示t＝0.15s时波形的是()题号23456879101ABCD√A[由振动图像知，周期T＝0.4s，故波长λ＝vT＝1.6m。同时