3.2.2波的图像和振动图像 学案 -高中物理人教版（2019）选择性必修第一册

3.2.2波的图像和振动图像[学习目标]1.理解波的图像和振动图像的区别.2.掌握波长、频率和波速的关系，并会进行有关计算．[重点难点]波的图像和振动图像的区别与联系。[导学探究]如图甲、乙为某一列波在某时刻的波的图像和某质点的振动图像，两图像横坐标和纵坐标分别表示什么意义？两图线的物理意义分别是怎样的？例. 如图甲所示为一列简谐横波在t＝0时的波的图像，图乙所示为该波中平衡位置位于x＝4m处的质点P的振动图像．下列说法正确的是()INCLUDEPICT1.URE"E:\\吕芳\\2021\\同步\\物理人教选择性必修第一册\\10\\3-52.TIF"INETA．此波的波速为2m/s B．此波沿x轴正方向传播C．t＝0.5s时质点P的速度最大 D．t＝1.0s时质点P的加速度最大[应用练习]1． (振动图像与波的图像)一列简谐横波沿x轴正方向传播，a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置．某时刻的波形如图15甲所示，此后，若经过eq\f(3,4)周期开始计时，则图乙描述的是()A．a处质点的振动图像 B．b处质点的振动图像C．c处质点的振动图像 D．d处质点的振动图像2. (多选)如图所示为一列简谐波在某一时刻的波形图，下列说法中正确的是()A．此列波的振幅是0.1mB．平衡位置在x＝15cm处质点的位移是0.1mC．若质点A的速度沿y轴正方向，则质点B的速度亦沿y轴正方向D．质点A的加速度沿y轴负方向，而质点B、C的加速度沿y轴正方向3. 如图所示，一列沿x轴传播的简谐横波，t＝0时刻的波形图如图甲所示，图乙表示x＝1.0m处质点P的振动图像．求：(1) 波的波长λ和振幅A；(2) 请判断这列波的传播方向，并计算该简谐横波传播速度v的大小；(3) t＝0.7s内质点Q运动的路程s.[小结]振动图像波的图像图像坐标横坐标时间各质点的平衡位置纵坐标某一质点在不同时刻的振动位移各质点在同一时刻的振动位移研究对象一个质点沿波传播方向上的各质点物理意义一个质点在不同时刻的振动位移介质中各质点在同一时刻的振动位移3.2.2波的图像和振动图像答案[导学探究]答案波的图像横坐标表示各质点的平衡位置，纵坐标表示某时刻各质点离开平衡位置的位移；而振动图像横坐标表示某质点运动的时间，纵坐标表示该质点在不同时刻离开平衡位置的位移．波的图像表示某时刻各质点的位移，振动图像表示质点的位移随时间变化的规律．例. 答案C解析由题图可知，周期T＝1.0s，波长λ＝4m，则波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,1.0)m/s＝4m/s，选项A错误；平衡位置位于x＝4m处的质点P在t＝0时刻向下振动，根据“上下坡法”知，波沿x轴负方向传播，选项B错误；t＝0.5s时，质点P运动到平衡位置向上振动，速度最大，选项C正确；t＝1.0s时质点P运动到平衡位置向下振动，加速度为零，选项D错误．[应用练习]1． 答案B解析因横波沿x轴正方向传播，经eq\f(3,4)周期振动到平衡位置的质点为平衡位置在b、d处的质点，该时刻平衡位置在b处的质点的振动方向沿y轴负方向，平衡位置在d处的质点的振动方向沿y轴正方向，故题图乙为平衡位置在b处的质点的振动图像，故选B.2. 答案ACD解析从题图波的图像上可以直接读出振幅是0.1m，平衡位置在x＝15cm处质点的位移是－0.1m，A正确，B错误；各质点加速度的方向总是指向平衡位置，D正确；由于A、B两质点此刻处在同一“坡”上，根据“上下坡法”可以判断A、B速度方向一致，均沿y轴正方向，C正确．3. 答案(1)2.0m10cm(2)沿x轴正方向5m/s(3)0.7m解析(1)由题图甲知，波的波长λ＝2.0m，振幅A＝10cm；(2)由v＝eq\f(λ,T)，又T＝0.4s，所以v＝5m/s，由题图乙知，质点P在t＝0时刻正向上运动，由“上下坡法”知波的传播方向为沿x轴正方向．(3)由于周期T＝0.4s,0.7s＝1eq\f(3,4)T，t＝0时刻，质点Q处于平衡位置，运动的路程s＝(1＋eq\f(3,4))×4A＝0.7m.3.2.2波的图像和振动图像答案[导学探究]答案波的图像横坐标表示各质点的平衡位置，纵坐标表示某时刻各质点离开平衡位置的位移；而振动图像横坐标表示某质点运动的时间，纵坐标表示该质点在不同时刻离开平衡位置的位移．波的图像表示某时刻各质点的位移，振动图像表示质点的位移随时间变化的规律．例. 答案C解析由题图可知，周期T＝1.0s，波长λ＝4m，则波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,1.0)m/s＝4m/s，选项A错误；平衡位置位于x＝4m处的质点P在t＝0时刻向下振动，根据“上下坡法”知，波沿x轴负方向传播，选项B错误；t＝0.5s时，质点P运动到平衡位置向上振动，速度最大，选项C正确；t＝1.0s时质点P运动到平衡位置向下振动，加速度为零，选项D错误．[应用练习]1． 答案B解析因横波沿x轴正方向传播，经eq\f(3,4)周期振动到平衡位置的质点为平衡位置在b、d处的质点，该时刻平衡位置在b处的质点的振动方向沿y轴负方向，平衡位置在d处的质点的振动方向沿y轴正方向，故题图乙为平衡位置在b处的质点的振动图像，故选B.2. 答案ACD解析从题图波的图像上可以直接读出振幅是0.1m，平衡位置在x＝15cm处质点的位移是－0.1m，A正确，B错误；各质点加速度的方向总是指向平衡位置，D正确；由于A、B两质点此刻处在同一“坡”上，根据“上下坡法”可以判断A、B速度方向一致，均沿y轴正方向，C正确．3. 答案(1)2.0m10cm(2)沿x轴正方向5m/s(3)0.7m解析(1)由题图甲知，波的波长λ＝2.0m，振幅A＝10cm；(2)由v＝eq\f(λ,T)，又T＝0.4s，所以v