【成才之路】高中物理 第十二章机械波 第二节波的图象学案课件 新人教版选修3-4.ppt

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1、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够区分振动图象与波动图象 运动会中的团体操表演，常常利用运动员下蹲、站起的动作来表现波浪我们如何用图象来表现波的传播呢？ 1振动图象的物理意义是 ，而波动图象的物理意义是 2简谐波的图象是 3介质中有正弦波传播时，介质中的质点在做 描述一个质点在多个描述一个质点在多个时刻位移随时间的变化规律时刻位移随时间的变化规律描述多个质点在某一时刻偏离平衡位置描述多个质点在某一时刻偏离平衡位置的位移规律的位移规律正弦曲线正弦曲线简谐运动简谐运动 (1)图象的建立 用横坐标x表示在波的传播方向上介质中各质点的平衡位置，纵坐标y表示某

2、一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，并规定横波中位移方向向上时为正值，位移向下时为负值在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)，用平滑的曲线把各点连接起来就得到了横波的波形图象 (2)图象的特点 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正向最大值，波谷即为图象中位移负向的最大值，波形中通过平衡位置的质点在图象中也恰处于平衡位置 波形图线是正弦或余弦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相同 波的图象的重复性：相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同 波的传播方向的双

3、向性：不指定波的传播方向时，图象中波可能向x轴正向或x轴负向传播 某同学认为：既然机械波是机械振动在介质中传播时产生的，所以波的图象与振动图象没有区别，实质上是一样的你认为他的观点是否正确？ 答案：该同学的观点错误从意义上来看，振动图象表示了一个振动质点在各个时刻的位移，而波动图象表示了各个振动质点在某个时刻的位移另外两图象获得的信息也不相同. 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： 1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图线上的M点的位移是2cm. 2可以直接看出在波的传播过程中介质各点的振幅A，即波

4、动图象上纵坐标最大值的绝对值，如图中波的振幅为A4cm. 3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 如图中，由波向右传播，可知点M向上运动，反之，如果M向上运动，可知波向右传播. 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”(如图所示) 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

5、个箭头总是在曲线的同侧(如图所示) 3微平移法：如图所示，实线为t时刻的波形图，作出微小时间t(t)后的波形如虚线所示由图可见t时刻的质点由P1(P2)位置经t后运动到P1(P2)处，这样就可以判断质点的运动方向了(如图所示) 特别提醒： 实际应用时掌握以上方法中的一种或两种，常用“上下坡法”或“同侧法”.振动图象波的图象图象意义质点的位移随时间变化的曲线，表示一个质点不同时刻的位移，横坐标为时间某一时刻的波形图表示不同质点同一时刻的位移，横坐标表示介质中各质点的平衡位置振动图象波的图象图上能表示的量1.各时刻对应的位移2.各时刻质点的振动方向3.振幅A、周期T，频率f1.某时刻各质点位移2.

6、根据波传播方向可确定各质点振动方向3.波长(波形在一个周期内传播的距离)振幅A图随时间变化情况图线随时间延伸，原有部分图形不变整个波形沿波的传播方向平移，不同时刻波形一般不同 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 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 答案：BD 解析：由两图象的横坐标可看出(a)是波的图象，(b)是振动

7、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 如图所示，画出了一列向右传播的横波在某个时刻的波形图象，由图象可知 () A质点b此时位移为零 B质点b此时向y方向运动 C质点d的振幅是2cm D质点a再经过 通过的路程是4cm， 偏离平衡位置的位移是4cm答案：答案：AC 点评： 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 下图是一列横波某时刻t0的波形图，试根据波形图回答下列问题： (1)该时

8、刻加速度最大的质点有哪几个？ (2)速度最大的质点有哪几个？ (3)振动方向相同的质点有哪些？这些点分布有什么规律？ (4)如果这列波沿x轴负方向传播，质点3受到的合外力方向如何？ 答案：(1)加速度最大的质点一定是位移最大的质点，所以该时刻质点2、6、10、14的加速度最大，但方向不相同 (2)该波是简谐波，质点做简谐运动，因此处在平衡位置的质点速度最大，分别是0、4、8、12、16质点 (3)该时刻具有相同振动方向的质点是0、1、7、8、9、15、16.与上述质点振动方向相反的质点是：3、4、5、11、12、13.其规律是：从波形图上看相同增减性的单调区间上各质点的振动方向相同，相邻的单调

9、区间上质点振动方向相反 (4)如果该波沿x轴负方向传播，则质点3的速度方向向下，因为位移方向是y轴正方向，其加速度方向沿y轴负方向，由牛顿第二定律知，质点3受到周围质点作用的合外力沿y轴负方向 应该把对波形图的认识同质点的简谐运动联系起来，并注意到各振动质点之间的联系. 一列简谐波在t0时刻的波形图如图(a)所示，图(b)表示该波传播的介质中某质点此后一段时间内的振动图象，则() A若波沿x轴正方向传播，(b)图可能是a点的振动图象 B若波沿x轴正方向传播，(b)图可能是b点的振动图象 C若波沿x轴正方向传播，(b)图可能是c点的振动图象 D若波沿x轴正方向传播，(b)图可能是d点的振动图象

10、解析：在(b)的振动图象中，t0时质点在平衡位置且向y轴正方向运动，在平衡位置的点只有b、d，故选项A、C错误；因题干中未给出波的传播方向，此时还不知b、d的运动方向若波沿x正向传播，波源在左侧，b、d两点都是在其左侧点的带动下振动的，b左侧的点在其上方，因此b质点正向上运动，符合要求，选项B正确；d左侧的点在其下方，d质点正向下运动，不合要求，选项D错误 答案：B 点评：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 (2010江苏武进中学高二检测)一列简谐横波沿x轴负方向传播，图1是t1s时的波形图，图2是波中某振动质点位移随时间变化的振动图线(两图用

11、同一时间起点)，则图2可能是图1中哪个质点的振动图线？() Ax0处的质点 Bx1m处的质点 Cx2m处的质点 Dx3m处的质点 答案：A 解析：当t1s时，由图2振动图线可知，质点在t1s时在平衡位置，正要沿y轴负方向运动，由图1波动图线向x轴负方向传播判断0点在平衡位置，正沿y轴负方向运动. 图中有一条均匀的绳，1、2、3、4、是绳上一系列等间隔的点现有一列横波沿此绳传播某时刻，绳上9、10、11、12四点的位置和运动方向如图b所示(其他点的运动情况未画出)，其中12的位移为零，向上运动，点9的位移达到最大值试在图c中画出再经过 周期时点3、4、5、6的位置和速度方向，其他点不必画(图c的横、纵坐标与图a、b完全相同) 解析：本题虽说是确定质点位置(或画波形)，其实质在考查横波的形成原理、振动和波动的关系，考查了大家的分析、推理能力，是一道理论联系实际的好题由题中给出的9、10、11、12四点的位置和运动方向，如图甲所示 图中MN为各点的平衡位置，根据各点此时的运动方向，即可找到再过T绳波的形状如图虚线所示故再过T，3、4、5、6四质点的位置和运动方向如图乙所示 点评：画波的图象时，关键仍是要能正确判断各质点的振动方向，然后再根据所经历的时间与周期的关系确定它们在所求时刻的位置