振动与波动的综合应用+2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

第三章机械波专题提升振动与波动的综合应用学习目标1.能够区分和识别振动图像与波的图像。(物理观念)2.利用机械波的传播规律解决波的多解问题。(科学思维)重难探究·能力素养全提升探究点一振动图像和波的图像的比较知识归纳振动图像和波的图像的比较

比较项简谐运动的图像简谐波的图像不同点物理意义表示某质点在各个时刻的位移表示某时刻各个质点的位移研究对象某个振动质点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的空间分布规律图像

比较项简谐运动的图像简谐波的图像不同点图像变化随时间延伸随时间推移一个完整图像所占横坐标的距离表示一个周期T表示一个波长λ比喻单人舞的录像抓拍的集体舞照片相同点及联系图像形状正弦曲线可获得的信息质点振动的振幅、位移、加速度的方向联系质点的振动是形成波动的基本要素典例剖析【例题1】

(多选)图甲为一列简谐横波在t=2s时的波的图像,图乙为该波中x=2m处质点P的振动图像。下列说法正确的是(

)A.该波的波速大小为1m/sB.该波沿x轴负方向传播C.t=1s时,质点P的速度最小,加速度最大D.在0~2s内,质点P的速度和加速度的方向均未发生改变ABC

方法技巧

解答机械波的图像问题的技巧

对点演练1.(多选)一列简谐横波,某时刻的图像如图甲所示,从该时刻开始计时,质点M的振动图像如图乙所示,则(

)A.波沿x轴正方向传播B.波速是25m/sC.经过Δt=0.4s,质点M通过的路程是4mD.质点P比质点Q先回到平衡位置BC

探究点二波的多解问题知识归纳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。典例剖析角度1波形的时间周期性造成多解【例题2】

一列简谐横波图像如图所示,t1时刻的波形如图中实线所示,t2时刻的波形如图中虚线所示,已知Δt=t2-t1=0.5s。(1)这列波的周期可能是多大?(2)这列波可能的波速表达式是怎样的?(3)若波向左传播,且3T<Δt<4T,波速为多大?(4)若波速v=68m/s,则波向哪个方向传播?答案

见解析

角度2波形的空间周期性造成多解【例题3】

一列简谐横波沿x轴传播①,甲、乙分别是x轴上相距1m的M、N两点的振动图像②。下列说法正确的是(

)

甲

乙

D

图a图b

教你析题

读取题干获取信息①波可能沿x轴正向或负向传播②M、N点平衡位置相距1

m;从振动图像可知,同一时刻两质点的振动位置、方向、振幅和周期③判断M、N点的振动方向④求可能的波长、波速教你破题

对点演练2.(多选)一列简谐横波沿x轴传播,已知x轴上x1=1m和x2=7m处质点的振动图像分别如图甲、乙所示,则此列波的传播速率可能是(

)A.7m/s B.2m/sC.1.2m/s D.1m/sBC

学以致用·随堂检测全达标123451.(振动图像和波的图像的比较)一列横波在t=0时刻的波形如图甲所示,M、N是介质中的两个质点,图乙是质点M的振动图像,则(

)A.该波沿x轴正方向传播B.该波的波速为1m/sC.质点M与N的速度总相同D.质点M与N的速率总相同D12345

123452.(波的多解问题)(多选)一列简谐波在某一时刻的波形如图中实线所示,经过一段时间,波形变成如图中虚线所示,已知波速大小为1m/s。则这段时间可能是(

)A.1s B.2s C.3s D.4sAC12345

123453.(波的多解问题)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图中实线所示,t=0.1s时的波形如图中的虚线所示。波源不在坐标原点,P是传播介质中平衡位置离坐标原点2.5m处的一个质点。则以下说法正确的是(

)A.波的频率可能为12.5HzB.波的传播速度可能为50m/sC.质点P的振幅为0.1mD.在t=0.1s时刻平衡位置与P相距5m处的质点也一定沿y轴正方向振动ABC12345

123454.(振动图像和波的图像的比较)(多选)(2025山东德州高二期末)如图甲所示,在某次运动会开幕式上,“龙狮舞”表演中绸带宛如水波荡漾,展现运动特色。舞动的绸带可简化为沿x轴方向传播的简谐横波,图乙为t=2s时的波形图,此时质点P在平衡位置,质点Q在波谷位置,图丙为质点P的振动图像。下列说法正确的是(

)A.该波沿x轴正方向传播B.该波传播速度为1m/sC.t=3.5s时,质点Q的振动方向沿y轴正方向D.在任意1s内质点P运动的路程均为6cmBC12345

123455.(波的多解问题)一列简谐