教科版 (2019)选择性必修 第一册3 波的图像说课ppt课件

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关键能力·情境探究达成
考点1　波的图像与振动图像的综合问题　考点2　波的多解问题　
振动图像和波的图像从形状上看都是正弦曲线，但两种图像的物理意义、坐标中描述的物理量、研究的内容等方面有着本质的不同，现比较如下：
考点1　波的图像与振动图像的综合问题
【典例1】　一列简谐横波沿x轴负方向传播，如图所示，其中图甲是t＝1 s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)。
　甲　　　　　　乙 　
(1)图乙可能是图甲中哪个质点的振动图像______(填正确选项即可)；若该波沿x轴正方向传播，则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图像________(填正确选项即可)。A．x＝0处的质点B．x＝1 m处的质点C．x＝2 m处的质点D．x＝3 m处的质点(2)画出x＝3 m处的质点的振动图像。思路点拨：题中给出了t＝1 s时的波形图和介质中某质点的振动图像，可根据波的传播方向和质点振动方向的关系进行分析。
[解析]　(1)当t＝1 s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＝1 s时x＝2 m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＝1 s时，x＝3 m处的质点在正向最大位移处，可得振动图像如图所示。
[答案]　(1)A　C　(2)见解析图
(1)如果已知波形图和波的传播方向，可以确定质点的振动方向；如果已知质点的振动方向和波的图像，可以确定波的传播方向。(2)在分析和解答这类问题时，要看清是哪一时刻的波形图，对应着振动图像中哪一时刻质点正在向哪一方向振动，最后由振动方向与波的传播方向的关系求解。
[跟进训练]1．一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时刻的波形如图甲所示，此时质点P正沿y轴负方向运动，其振动图像如图乙所示，则该波的传播方向和波速分别是(　　)
甲　　　　　　　　　乙
A．沿x轴负方向，60 m/sB．沿x轴正方向，60 m/sC．沿x轴负方向，30 m/sD．沿x轴正方向，30 m/s
由于振动具有周期性，介质中振动的质点会在不同时刻多次达到同一位置，故波在传播过程中容易出现多解问题。1．造成波的多解的主要因素(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：沿传播方向上，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 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．波动问题的几种可能性(1)质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能。(2)质点由平衡位置开始振动，则有起振方向向上、向下(或向左、向右)两种可能。(3)只告诉波速不指明波的传播方向时，应考虑波沿两个方向传播的可能。(4)只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能。
【典例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＝0.5 s，问：
(1)这列波的可能波速的表达式？(2)若波向左传播，且3T<Δt<4T，波速多大？(3)若波速v＝68 m/s，则波向哪个方向传播？思路点拨：(1)由图可直接读出振幅和波长。(2)由于波形的周期性和双向性，可分两种情况写出通项。(3)根据题设给定的时间或波速代入通项进行判断。
[答案]　(1)v右＝4(4n＋1) m/s(n＝0，1，2…)v左＝4(4n＋3) m/s(n＝0，1，2…)(2)60 m/s　(3)向右传播
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(n＝(0，1，2…)，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(n＝(0，1，2…)。(2)解决双向性多解问题时，养成全面思考的习惯，熟知波有向正、负(或左、右)两方向传播的可能，质点有向上、向下(或向左、向右)两方向振动的可能。
[跟进训练]2．(2021·辽宁卷)一列沿x轴负方向传播的简谐横波，t＝2 s时的波形如图(a)所示，x＝2 m处质点的振动图像如图(b)所示，则波速可能是(　　)
图(a)　　　　　　　　图(b)