高中物理第十二章机械波第2节波的图象课件新人教版选修34.ppt

物 理选修选修3-4 人教版人教版第十二章机械波机械波第二节第二节 波的图象波的图象理解波的图象的意义理解波的图象的意义能根据波的图象进行有关判断，以及根据有关信息画出波的图象能根据波的图象进行有关判断，以及根据有关信息画出波的图象能够区分振动图象与波动图象能够区分振动图象与波动图象1 1课前预习课前预习2 2课内探究课内探究3 3素养提升素养提升4 4课堂达标课堂达标5 5课时作业课时作业课课 前前 预预 习习 1图象的建立 (1)用横坐标x表示在波的传播方向上介质中各质点的_，纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的_。 (2)规定横波中位移方向向上时为正值，位移向下时为_。 (3)在xy平面上，画出各个质点的平衡位置x与各质点偏离平衡位置的位移y的各点(x，y)。波的图象波的图象平衡位置平衡位置 位移位移 负值负值 (4)用_把各点连接起来就得到了横波的波形图象。 2图象的物理意义 波的图象描述的是某一时刻介质中各个质点偏离平衡位置的位移情况。平滑的曲线平滑的曲线 3图象的特点 (1)横波的图象形状与波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布相似，波形中的波峰即为图象中的位移_，波谷即为图象中位移_，波形中通过平衡位置的质点在图象中恰处于平衡位置。 (2)波形图线是_或_曲线的波称为简谐波，简谐波是最简单的波，对于简谐波而言，各个质点振动的最大位移都_。正向最大值正向最大值 负向的最大值负向的最大值 正弦正弦 余弦余弦 相同相同 如果已知一列波某时刻波形如图所示，那么我们从波的图象中可以获取的信息有以下几点：由波的图象可获取的信息由波的图象可获取的信息 1确定位移 可以直接看出在该时刻沿传播方向上各质点的位移。 图象上各点的纵坐标表示各点在该时刻的位移。如上图中M点的位移是_。 2确定振幅 可以直接看出在波的传播过程中介质各点的振幅A，即波动 图象上纵坐标最大值的绝对值，如上图中波的振幅为A_。2cm 4cm 3判断质点的运动方向 可以由波的传播方向判断质点的运动方向，也可以由质点的运动方向判断出波的传播方向。 如上图中，由波向右传播，可知点M向_运动，反之，如果M向上运动，可知波向_传播。上上 右右 判一判 (1)通过波的图象可以找出任一质点在任意时刻的位移。() (2)波的图象表示质点在各个不同时刻的位移。() (3)只有横波才能画出波的图象。() (4)波的图象表示波中各质点在某一时刻的位移。() (5)由波形图可确定各质点的振幅。() 选一选 (多选)根据如图所列的两图形，分别判断它们属于何种图象，并确定图中A、B两质点的运动方向() A(a)是振动图象，(b)是波的图象 B(a)是波的图象，(b)是振动图象 C两质点均向上 D两质点均向下BD 解析：由两图象的横坐标可看出(a)是波的图象，(b)是振动图象，选项B正确，A错误；由(a)的传播方向可看出A质点此刻应向下运动，选项C错误；由(b)图可判定B时刻质点也向下运动，故选项D正确。 想一想 某一简谐波在t0时刻的波形图如图中的实线所示。若波向右传播，你能画出T/4后时刻的波的图象吗。 答案： 解析：根据t0时刻波的图象及传播方向，可知此时刻A、B、C、D、E、F各质点在该时刻的振动方向，由各个质点的振动方向可确定出经T/4后各个质点所在的位置，将这些点所在位置用平滑曲线连接起来，便可得到经T/4后时刻的波的图象。课课 内内 探探 究究 一列简谐波在某一时刻的图象如图所示。 (1)波的图象是什么形状的曲线？ (2)由图象可读出什么？ 提示：(1)波的图象是正弦曲线。 (2)由图象可读出：该时刻各质点的位移。各质点振动的振幅。探究一对波的图象的理解探究一对波的图象的理解 1质点运动的“定格” 波的图象是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”。可以将波的图象比喻为某一时刻对所有质点拍摄的“集体照”。 2图象形式 简谐波的图象是正(余)弦曲线，是最简单的一种波，各个质点振动的振幅都相等。 3波的图象的周期性 质点的振动位移做周期性变化，则波的图象也做周期性变化。经过一个周期，波的图象复原一次。 4波的传播方向的双向性 如果只知道波沿x轴传播，则有可能沿x轴正向传播，也有可能沿x轴负向传播，具有双向性。 5由波的图象可获得的信息 (1)从波的图象上可直接读出介质质点振动的振幅。 (2)可确定任一质点在该时刻的位移的大小和方向。 (3)根据加速度方向与位移方向的关系，可确定任一质点在该时刻的加速度方向。 (4)若已知波的传播方向，可确定各质点在该时刻的振动方向(速度方向)，速度大小的变化趋势等，反之亦然。AC 解题指导：正确解此题的关键有以下几点：理解波的图象的物理意义；掌握已知某一时刻波的图象，确定质点运动方向的方法；理解波的传播可看成波形的传播，不能误认为是质点的平移。 对点训练1(多选)如图所示，下列说法中正确的是( ) A此列波的振幅是0.1m Bx15m处质点的位移是0.1m C若A的速度沿y轴正方向，则B的速度亦沿y轴正方向 DA的加速度沿y轴的负方向，而B、C的加速度沿y轴的正方向 解析：从波动图象上可以直接读出振幅、某质点的位移，判定运动方向。ACD 一列波的图象如图甲，其中某一质点的振动图象如图乙。 (1)如何区分波的图象与振动图象？ (2)两种图象纵坐标的最大值相同吗？ 提示：(1)从横轴来区分两个图象：振动图象的横轴表示时间，波的图象的横轴表示质点的平衡位置。 (2)相同，均为质点振动的振幅。探究二振动图象和波的图象的比较探究二振动图象和波的图象的比较 波的图象与振动图象的比较振动图象振动图象波的图象波的图象图象图象意义意义质点的位移随时间变化的曲质点的位移随时间变化的曲线，表示一个质点不同时刻线，表示一个质点不同时刻的位移，横坐标为时间的位移，横坐标为时间某一时刻的波形图表示不同质某一时刻的波形图表示不同质点同一时刻的位移，横坐标表点同一时刻的位移，横坐标表示介质中各质点的平衡位置示介质中各质点的平衡位置振动图象振动图象波的图象波的图象图上能表图上能表示的量示的量1.各时刻对应的位移各时刻对应的位移2各时刻质点的振动方向各时刻质点的振动方向3振幅振幅A、周期、周期T、频率、频率f1.某时刻各质点位移某时刻各质点位移2根据波传播方向可确定各根据波传播方向可确定各质点振动方向质点振动方向3波长波长(波形在一个周期内波形在一个周期内传播的距离传播的距离)振幅振幅A图随时间图随时间变化情况变化情况图线随时间延伸，原有部分图线随时间延伸，原有部分图形不变图形不变整个波形沿波的传播方向平整个波形沿波的传播方向平移，不同时刻波形一般不同移，不同时刻波形一般不同运动情况运动情况质点做简谐运动属非匀变速质点做简谐运动属非匀变速运动运动波在同一均匀介质中是匀速传波在同一均匀介质中是匀速传播，介质的质点做简谐运动播，介质的质点做简谐运动比喻比喻一人独舞的录像一人独舞的录像集体舞的剧照集体舞的剧照 特别提醒：(1)波的图象与振动图象外形上很相似，辨别它们时要看图象的横坐标是时间t还是位移x。 (2)简谐波中的所有质点都做简谐运动，它们的振幅、周期均相同。D 解题指导：根据(b)图首先判定出此质点在O时刻的位置和振动方向，然后向波形图中寻找符合条件的点。 对点训练2(河北衡水中学2016年高二上学期调研)振源A带动细绳振动，某时刻形成的横波波形如图1所示，在波传播到细绳上一点P时开始计时，则图2中能表示P点振动图象的是()C 解析：解析：由波的传播特点，前边的质点带动后面的质点，后面的质点重复前由波的传播特点，前边的质点带动后面的质点，后面的质点重复前面的质点振动，由图面的质点振动，由图1可知振源可知振源A初始是从平衡位置向下振动的，所以初始是从平衡位置向下振动的，所以t0时时刻，质点刻，质点P应由平衡位置开始向下运动，选项应由平衡位置开始向下运动，选项C正确。正确。素素 养养 提提 升升 已知质点的运动方向来判断波的传播方向或已知波的传播方向来判断质点的运动方向时，判断依据的基本规律是横波的形成与传播的特点，常用方法有： 1上下坡法 沿波的传播方向看，“上坡”的点向下运动，“下坡”的点向上运动，简称“上坡下、下坡上”(如图1所示)。波的传播方向和质点运动方向的判断方法波的传播方向和质点运动方向的判断方法图图1 2同侧法 在波的图象上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点运动方向，并设想在同一点沿水平方向画出一个简头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧(如图所示)。(多选)一列横波沿绳子传播，某时刻绳子形成如图所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点( ) A它们的振幅相同 B若波向右传播，此时质点B、C、D向下振动，质点A、E、F向上振动 C若波向左传播，此时质点A、E、F向上振动，质点B、C、D向下振动 D若波向右传播，从此时算起，质点B比C先回到平衡位置ACD 解析：波中各质点均做受迫振动，不考虑能量损耗，各质点振幅相同，所以选项A正确；利用“上下坡法”可判选项B错误，C正确；由于此时B和C两点都向上运动，C比B后到达最大位移处，C回到平衡位置也比B迟，故选项D正确。