高二物理波的图像及描述.ppt

第二节第二节 波的图像波的图像 我们可以用照象机把波的形状摄下我们可以用照象机把波的形状摄下来，就是按下来，就是按下快门瞬间快门瞬间各个质点各个质点离开离开各自平衡位置各自平衡位置时的情形。我们就把这时的情形。我们就把这些质点连成曲线，就是该时刻的波的些质点连成曲线，就是该时刻的波的图象。图象。横波动画展示Y位移位移一、波的图象一、波的图象1.1.用横坐标表示在波用横坐标表示在波传播方向上传播方向上各质点的各质点的平衡位置平衡位置2.2.用纵坐标表示用纵坐标表示某时刻某时刻各质点偏离平衡位置的各质点偏离平衡位置的位移位移X平衡位置平衡位置正方向负方向Y位移X平衡位置O振动图象的画法 波的图象有时也称波的图象有时也称波形图波形图或波形曲线，或波形曲线，简称简称波形波形（1 1）如果波的图象是正弦曲线，这样的波叫做）如果波的图象是正弦曲线，这样的波叫做正弦波正弦波，也叫也叫简谐波简谐波（2 2）介质中有正弦波传播时，）介质中有正弦波传播时，介质的质点在做简谐振动介质的质点在做简谐振动（3 3）简谐波是一种最基本、最简单的波）简谐波是一种最基本、最简单的波.二、波的图象的物理意义二、波的图象的物理意义1、波的图象波的图象的物理意义：的物理意义：反映介质中反映介质中各个质点各个质点在在某一时刻某一时刻偏离平衡位置的偏离平衡位置的位移位移由波的图象的画法可以知道：由波的图象的画法可以知道：对对横波横波而言图象反映了某时刻介质中各个质点在空而言图象反映了某时刻介质中各个质点在空间的实际分布情况。间的实际分布情况。2、振动图象振动图象的物理意义：的物理意义：反映反映某个质点某个质点在在各个各个时刻时刻偏离平衡位置的偏离平衡位置的位移位移由振动图象的画法可以知道：由振动图象的画法可以知道：图象上的点并不表示做简谐运动的质点在空间的实际位置。图象上的点并不表示做简谐运动的质点在空间的实际位置。振动图象与波的图象的比较振动图象与波的图象的比较XtOYXO振振动动图图象象波波的的图图象象1.两个图象的两个图象的纵坐标都表示质点偏离平衡位置的位移纵坐标都表示质点偏离平衡位置的位移2.振动图象的横坐标表示时间振动图象的横坐标表示时间t，O点为质点的平衡位置点为质点的平衡位置 波的图象的横坐标表示在波的传播方向上各质点的平衡位置波的图象的横坐标表示在波的传播方向上各质点的平衡位置3.两种图象的形状都是正弦或余弦曲线两种图象的形状都是正弦或余弦曲线4、两个图像的、两个图像的物理意义不同物理意义不同三、波的图象的应用三、波的图象的应用题型之一：题型之一：波的传播方向波的传播方向、质点的振动方向质点的振动方向以及以及波形图波形图三者知其二，而求其一。三者知其二，而求其一。题型之二：题型之二：求波在任意时刻的波形图求波在任意时刻的波形图（1）可直接读出波长、振幅）可直接读出波长、振幅。（2）可读出个质点的位移，求出回复力、加速度。）可读出个质点的位移，求出回复力、加速度。（3）根据波的传播方向）根据波的传播方向 质点的振动方向。质点的振动方向。带动法：每个质点的振动都依次落后于前一个质带动法：每个质点的振动都依次落后于前一个质点的振动。点的振动。波形法：沿波的传播方向看，波形法：沿波的传播方向看，“上坡低头，下坡抬头上坡低头，下坡抬头”同侧法：同侧法：YXOvvv（4）画出经）画出经T/4、T/2、3T/4、T时的波形。时的波形。特殊点法。特殊点法。平移法。平移法。（沿波的传播方向平移）（沿波的传播方向平移）（5）已知质点的振动方向及波的传播方向，）已知质点的振动方向及波的传播方向，画波画波形图形图（6）由）由x-t图像及图像及y-x图像联合求出波的传播方向图像联合求出波的传播方向及及该时刻这个质点的振动方向。该时刻这个质点的振动方向。（7）由由 可知，可知，波长由图象直接读出，波长由图象直接读出，v、T中已知一个，中已知一个，可求出另一个。可求出另一个。练习一：练习一：如图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图如图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图 试求出波形图上试求出波形图上A、B、C、D四个质点的振动方向四个质点的振动方向YXO波的传播方向ABCDVVVV上坡上坡低头低头，下坡，下坡抬头抬头练习二：练习二：如图所示为一列简谐波在某时刻的波形图，已知图形如图所示为一列简谐波在某时刻的波形图，已知图形 上某点的振动方向如图所示。试求这列波的传播方向上某点的振动方向如图所示。试求这列波的传播方向YXOV答案：向左传播如果这个质点的振动方向向上，则波的传播方向又如何？如果这个质点的振动方向向上，则波的传播方向又如何？如果已知这个质点做减速运动，则波的传播方向又如何？如果已知这个质点做减速运动，则波的传播方向又如何？练习三：练习三：如图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图如图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图 试画出再经过试画出再经过T/4、3T/4和和5T/4时的波形图时的波形图YXO波的传播方向练习四：练习四：如图所示为一列简谐波在某时刻的波形图，已知图形如图所示为一列简谐波在某时刻的波形图，已知图形 上某点的振动方向如图所示。试画出再经过上某点的振动方向如图所示。试画出再经过T/4、3T/4和和 5T/4时的波形图时的波形图YXOV第三节第三节在波动中，振动在波动中，振动相位总是相同相位总是相同的两个的两个相邻相邻质点间质点间的距离，叫做波长的距离，叫做波长.一、波长一、波长（）两个两个两个两个相邻相邻相邻相邻的同相点间的距离是一个波长。的同相点间的距离是一个波长。的同相点间的距离是一个波长。的同相点间的距离是一个波长。相对平衡位置的相对平衡位置的相对平衡位置的相对平衡位置的位移总相等（大小、方向）位移总相等（大小、方向）位移总相等（大小、方向）位移总相等（大小、方向）的质点，的质点，的质点，的质点，称为称为称为称为同相点同相点同相点同相点。（振动步调总是一致）。（振动步调总是一致）。（振动步调总是一致）。（振动步调总是一致）相对平衡位置的位移总相反的质点，成为相对平衡位置的位移总相反的质点，成为相对平衡位置的位移总相反的质点，成为相对平衡位置的位移总相反的质点，成为反相点反相点反相点反相点。两个两个相邻相邻的反相点间的距离是半个波长的反相点间的距离是半个波长.说明：说明：2 2.两个两个同相点间同相点间的距离为波长的距离为波长的整数倍的整数倍。两个两个反相点反相点的平衡位置间的距离是的平衡位置间的距离是/2/2的奇数倍的奇数倍3 3.在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）之间的在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻的密部（或距离等于波长；在纵波中，两个相邻的密部（或疏部）之间的距离等于波长疏部）之间的距离等于波长1 1.每经过一个波长的距离，出现一个每经过一个波长的距离，出现一个同相点同相点，因此，因此波长描述了波传播过程中的波长描述了波传播过程中的空间上的周期性空间上的周期性。4 4、一个周期内，波向前传播的距离为一个波长、一个周期内，波向前传播的距离为一个波长二、周期和频率二、周期和频率:2.2.每经历一个周期，波向前传播一个波长。每经历一个周期，波向前传播一个波长。因此周期描述了波传播过程中因此周期描述了波传播过程中时间上的周期性时间上的周期性。波的周期（或频率）：波源振动的周期（或频率）波的周期（或频率）：波源振动的周期（或频率）1 1、波的周期由波源决定，、波的周期由波源决定，与介质无关。与介质无关。同一列波同一列波在不同介质中周期（或频率）保持不变在不同介质中周期（或频率）保持不变三、波速三、波速:1、它反映振动在介质中传播的快慢程度、它反映振动在介质中传播的快慢程度.2、波速由、波速由介质的性质介质的性质决定，同一列波在不同介决定，同一列波在不同介质中传播速度不同质中传播速度不同3、波在均匀介质中是、波在均匀介质中是匀速匀速传播的。传播的。4、波速与质点的振动速度不同。、波速与质点的振动速度不同。1 1、波速由介质决定，波速由介质决定，与频率无关。与频率无关。周期（或频率）周期（或频率）由振源决定由振源决定 2 2、当一列波从一种介质进入另一种介质传播时，当一列波从一种介质进入另一种介质传播时，周期（或频率）保持不变但由于波速的变化而周期（或频率）保持不变但由于波速的变化而导致波长的变化导致波长的变化 3 3、波波速速等等于于波波长长和和频频率率的的乘乘积积这这一一关关系系虽虽从从机机械械波波得得到到，但但对对其其他他形形式式的的波波（电电磁磁波波、光光波波）也也成立成立四、强调：四、强调：C C练习练习练习练习1 1 1 1关于简谐波说法中正确的是（关于简谐波说法中正确的是（关于简谐波说法中正确的是（关于简谐波说法中正确的是（）A A A A两个振动情况完全相同的质点之间的距离是一个两个振动情况完全相同的质点之间的距离是一个两个振动情况完全相同的质点之间的距离是一个两个振动情况完全相同的质点之间的距离是一个波长波长波长波长B B B B任意两个波峰或波谷之间的距离叫波长任意两个波峰或波谷之间的距离叫波长任意两个波峰或波谷之间的距离叫波长任意两个波峰或波谷之间的距离叫波长 C C C C波动在一周期内向前传播的距离等于波长波动在一周期内向前传播的距离等于波长波动在一周期内向前传播的距离等于波长波动在一周期内向前传播的距离等于波长D D D D在一个周期内质点所走过的路程等于一个波长在一个周期内质点所走过的路程等于一个波长在一个周期内质点所走过的路程等于一个波长在一个周期内质点所走过的路程等于一个波长练习练习2 2关于波速说法错误的有（关于波速说法错误的有（）A.A.波速由介质和波源共同决定波速由介质和波源共同决定B.B.提高振源频率，波的传播速度将增大提高振源频率，波的传播速度将增大C.C.同同时时在在空空气气中中传传播播两两列列声声波波，波波长长较较大大的的声声波波传播较快传播较快D.D.频率大的声波在空气中传播的波长越短频率大的声波在空气中传播的波长越短E.E.波速反映了介质中质点振动的快慢波速反映了介质中质点振动的快慢F.F.波速反映了振动在介质中传播的快慢波速反映了振动在介质中传播的快慢A B C EA B C E波长由波源和介质共同决定。波长由波源和介质共同决定。机械波的周期和频率由波源决定，与介质无关；机械波的周期和频率由波源决定，与介质无关；波速由介质决定，与波源无关；波速由介质决定，与波源无关；A B DA B D练习练习3.3.关于关于v=fv=f和和v=/Tv=/T说法正确的（说法正确的（）A.A.它们适用于一切波（包括电磁波、光波）它们适用于一切波（包括电磁波、光波）B.B.同一列波在传播过程中，从一种介质进入另同一列波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时保持不变的只有一种介质时保持不变的只有f fC.C.由由v=fv=f可以看出，波速与频率成正比可以看出，波速与频率成正比D.D.由两式得出声波在同一种介质中传播时，波由两式得出声波在同一种介质中传播时，波长和频率成反比，与周期成正比长和频率成反比，与周期成正比 确定质点确定质点运动方向运动方向形象记忆形象记忆图线变化图线变化物理意义物理意义y/m x/m x/m T t/s图线图线研究内容研究内容研究对象研究对象波动图象波动图象振动图象振动图象 单一振动质点单一振动质点沿波传播方向的所有质点沿波传播方向的所有质点一质点的位移随时间的变化规律一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律某时刻所有质点的空间分布规律表示表示各质点各质点在在某时刻某时刻的位移的位移表示表示一个质点一个质点在在各时刻各时刻的位移的位移随时间推移随时间推移图象延伸图象延伸，但已有，但已有的图象形状不变的图象形状不变随时间推移图象沿传播方向随时间推移图象沿传播方向平移平移比喻为一质点的比喻为一质点的“传记记录卡传记记录卡”比喻为一个质点的比喻为一个质点的“录象带录象带”比喻为无数质点某一时刻比喻为无数质点某一时刻的的“特写镜头特写镜头”比喻为无数质点某一时刻比喻为无数质点某一时刻拍摄的拍摄的“照片照片”根据下一时刻的位移来判断根据下一时刻的位移来判断根据根据“上下坡法上下坡法”来判断来判断