2025-2026学年高中物理人教版（2019）选择性必修第一册 第三章 机械波 专题提升五　振动与波动的综合应用　课件

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专题提升五　振动与波动的综合应用第三章　机械波1.理解振动图像和波的图像的物理意义。2.会分析波的图像和振动图像的综合问题。3.理解波传播的周期性特点，会画出Δt后的波形图，会分析波传播的双向性和周期性引起的多解问题。学习目标目 录CONTENTS提升1提升2　Δt后波形图的画法提升1　振动图像与波的图像的综合分析提升3　波的多解问题提升1　振动图像与波的图像的综合分析波的图像与振动图像的比较ABD例1 (多选)一列简谐横波沿x轴传播，图(a)是t＝0时刻的波形图，P是介质中位于x＝2 m处的质点，其振动图像如图(b)所示。下列说法正确的是(　 　)A.波速为2 m/sB.波向左传播C.波的振幅是10 cmD.质点P在0～7 s时间内运动的路程为70 cm求解波的图像与振动图像综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法。(1)分清振动图像与波的图像。此步骤最简单，只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波的图像，横坐标为t则为振动图像。(2)看清横、纵坐标的单位，尤其要注意单位前的数量级。(3)找准波的图像对应的时刻。(4)找准振动图像对应的质点。　　 训练1 一列简谐横波沿x轴正方向传播，图甲是t＝1 s时的波形图，图乙是波中某质点的振动位移随时间变化的振动图像(两图均用同一时刻计时)，图乙的振动图像对应图甲上的质点可能是(　　)A.x＝1 m处的质点 B.x＝2 m处的质点C.x＝3 m处的质点 D.x＝4 m处的质点B解析　波沿x轴正方向传播，由题图乙可知在t＝1 s时刻，质点在平衡位置，且向y轴负方向运动，由题图甲及简谐波沿x轴正方向传播可判断x＝2 m处的质点在平衡位置，正沿y轴负方向运动，故B正确，A、C、D错误。提升2　Δt后波形图的画法例2 如图甲为某波在t＝1.0 s时的图像，图乙为参与该波动的P质点的振动图像。(1)求该波的波速；(2)画出Δt＝3.5 s时的波形。答案　(1)4 m/s　(2)见解析图 提升3　波的多解问题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。例3 一列简谐横波的图像如图所示，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＝0.5 s，则：(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＝68 m/s，则波向哪个方向传播？解析　(1)(2)由题图可知波长λ＝8 m(3)若波向左传播，且3T＜Δt＜4T(4)Δt内波传播的距离为答案　见解析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。　　 C训练2 (2023·海南卷，4)如图所示分别是一列机械波在传播方向上相距6 m的两个质点P、Q的振动图像，下列说法正确的是(　　)A.该波的周期是5 sB.该波的波速是3 m/sC.4 s时P质点向上振动D.4 s时Q质点向上振动训练3 一列简谐横波在一均匀介质中传播的速度v＝10 m/s，P、Q是该波传播过程中的两个质点，它们的平衡位置相距x＝4 m，这列波的波长大于2 m而小于20 m。如图表示在波的传播过程中P、Q两质点的振动图像。求：(1)波在P、Q两质点间传播所需要的时间Δt；(2)该波的振动周期T。答案　(1)0.4 s　(2)见解析解析　 (1)机械波在P、Q两质点间传播时，有x＝vΔt，解得Δt＝0.4 s。(2)若波从P向Q传播，有同理，若波从Q向P传播，有因为2 m