第2节波的图象精选文档.ppt
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1、第第2节波的图象节波的图象本讲稿第一页,共五十二页本讲稿第二页,共五十二页物理与生活物理与生活如图如图109所示,是在绳上形成的一列波所示,是在绳上形成的一列波思考讨论思考讨论波的运动情况可不可以用图象来波的运动情况可不可以用图象来表示呢表示呢?本讲稿第三页,共五十二页知识详解知识详解知识点知识点1波的图象波的图象1波的图象的建立波的图象的建立(1)用横坐标用横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置,纵表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置,纵坐标坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移(2)规定在横波中质点位移方向向上时为正值,向下时为规定在横
2、波中质点位移方向向上时为正值,向下时为负值负值(3)在在xOy坐标平面上,画出以各个质点的平衡位置坐标平面上,画出以各个质点的平衡位置x与各与各该质点偏离平衡位置的位移该质点偏离平衡位置的位移y为坐标的各个点为坐标的各个点(x,y)(4)把这些点把这些点(x,y)连成曲线,就得到某一时刻波的图象连成曲线,就得到某一时刻波的图象.(如如图图1010所示所示)波的图象也称波形图或波形曲线波的图象也称波形图或波形曲线.本讲稿第四页,共五十二页如图如图1010所示,所示,x3表示质点表示质点3的平衡位置或质的平衡位置或质点点3,的平衡位置距原点的距离,的平衡位置距原点的距离,y3为质点为质点3此此时刻
3、离开平衡位置的位移,质点时刻离开平衡位置的位移,质点3此时刻就运此时刻就运动到图示位置,以此类推,此时刻各质点的位动到图示位置,以此类推,此时刻各质点的位置为图中置为图中“”点的位置,把各质点这一时刻点的位置,把各质点这一时刻所在的位置连成曲线,就是这一时刻的波形图所在的位置连成曲线,就是这一时刻的波形图象象(这里是指横波的波形的形成这里是指横波的波形的形成)本讲稿第五页,共五十二页说明说明波的图象是一种数学的表示方法,只波的图象是一种数学的表示方法,只有在横波的情况下,而且规定质点振动的位移有在横波的情况下,而且规定质点振动的位移向上为正时,波形图象才能直观地表示出波形向上为正时,波形图象才
4、能直观地表示出波形纵波的波形图象就不能直观地表示波形纵波的波形图象就不能直观地表示波形 本讲稿第六页,共五十二页2波的图象的物理意义波的图象的物理意义 波的图象的物理意义:表示某一时刻,在波的传播方向波的图象的物理意义:表示某一时刻,在波的传播方向上,介质中各个质点离开平衡位置的位移上,介质中各个质点离开平衡位置的位移(如果是横如果是横波,则可表示某一时刻介质中各质点所在的位置波,则可表示某一时刻介质中各质点所在的位置)3简谐波简谐波 (1)波形曲线是正弦波形曲线是正弦(或余弦或余弦)曲线,它所表示的波叫做曲线,它所表示的波叫做简谐波简谐波 (2)简谐波的波源做简谐运动,介质的各质点也都随之简
5、谐波的波源做简谐运动,介质的各质点也都随之做简谐运动做简谐运动 (3)简谐波是最简单、最基本的波,其他的波都可以看成简谐波是最简单、最基本的波,其他的波都可以看成是由若干个简谐波合成的是由若干个简谐波合成的本讲稿第七页,共五十二页知识点知识点2对波的图象的认识对波的图象的认识1波的图象的周期性波的图象的周期性波的图象的周期性包括如下两个方面:波的图象的周期性包括如下两个方面:(1)沿波的传播方向上,每隔一个沿波的传播方向上,每隔一个(整数倍整数倍)波长,会波长,会有完全相同的波形有完全相同的波形因各质点都在平衡位置附近做周期性振动,且每相隔因各质点都在平衡位置附近做周期性振动,且每相隔一个波长
6、一个波长(或波长的整数倍或波长的整数倍)的两个质点的振动完全相同,的两个质点的振动完全相同,因此,每隔一个因此,每隔一个(整数倍整数倍)波长的一系列质点在同一时波长的一系列质点在同一时刻离开平衡位置的位移完全相同,因而有完全相同的刻离开平衡位置的位移完全相同,因而有完全相同的波形波形(2)对于某段波形来说,每经历一个对于某段波形来说,每经历一个(整数倍整数倍)周期时间,周期时间,又会出现完全相同的波形又会出现完全相同的波形本讲稿第八页,共五十二页2从波的图象上可以直接看出从波的图象上可以直接看出(1)可以直接看出在该时刻沿传播方向上各质点可以直接看出在该时刻沿传播方向上各质点位移位移(2)质点
7、振动的振幅:就是处于波峰或波谷的质质点振动的振幅:就是处于波峰或波谷的质点到平衡位置的距离点到平衡位置的距离(纵坐标的长度纵坐标的长度)(3)若已知波的传播方向,就可以判断这一时刻若已知波的传播方向,就可以判断这一时刻各个质点的振动方向,反之亦然各个质点的振动方向,反之亦然本讲稿第九页,共五十二页如图如图l011所示,为所示,为t=30 s时刻一列简谐横波时刻一列简谐横波的波形图从图上可以看出这列波的波长为的波形图从图上可以看出这列波的波长为4 m,质点振动的振幅为,质点振动的振幅为10 cm 若已知波沿若已知波沿x轴方向轴方向(x轴方向就是轴方向就是x轴正方向轴正方向)传传播,则声播,则声3
8、0 s时刻质点时刻质点A,D的振动方向如何的振动方向如何?本讲稿第十页,共五十二页方法一,特殊点法:方法一,特殊点法:由波动形成的原因可知,波向右传播,则由波动形成的原因可知,波向右传播,则x=1 m处的质点已达到波峰,下一时刻应是处的质点已达到波峰,下一时刻应是x=1 m右边的质点登上波峰,而右边的质点登上波峰,而x=1m左边的质点早已左边的质点早已从波峰返回,故从波峰返回,故A点应向下运动;波向右传播,点应向下运动;波向右传播,x=2 m处质点已从波谷回到平衡位置,再应是处质点已从波谷回到平衡位置,再应是x=2m右边的质点相继回到平衡位置了,故质点右边的质点相继回到平衡位置了,故质点D向上
9、运动回到平衡位置向上运动回到平衡位置本讲稿第十一页,共五十二页方法二,上下坡法方法二,上下坡法(走坡法走坡法):把正弦波的波形想象成一条把正弦波的波形想象成一条“坡路坡路”,当顺着,当顺着波的传播方向行走时,波的传播方向行走时,“上坡上坡”的各质点的振的各质点的振动方向向下,动方向向下,“下坡下坡”的各质点的振动方向向的各质点的振动方向向上,可简记为上,可简记为“沿波的传播方向行走,上坡向沿波的传播方向行走,上坡向下,下坡向上下,下坡向上”,由于,由于A点在上坡方向,故点在上坡方向,故A点的振动方向向下,点的振动方向向下,D点在下坡方向,故点在下坡方向,故D点点的振动方向向上,此法形象直观,简
10、捷方便的振动方向向上,此法形象直观,简捷方便本讲稿第十二页,共五十二页方法三,微平移法:方法三,微平移法:波沿波沿x轴方向传播,若经一很短的时间扯,其轴方向传播,若经一很短的时间扯,其波峰和波谷都向右传播一小段距离波峰和波谷都向右传播一小段距离s,变成图,变成图1011虚线所示的波形,则质点虚线所示的波形,则质点A,D将运动到将运动到虚线波形上对应的位置,因此,在虚线波形上对应的位置,因此,在t=30 s时时刻,刻,A,D的振动方向就如图中箭头所示的方的振动方向就如图中箭头所示的方向,即向,即A点向下运动,点向下运动,D点向上运动点向上运动本讲稿第十三页,共五十二页方法四,同侧法:方法四,同侧
11、法:在波的图象中波的传播方向和质点振动方向位在波的图象中波的传播方向和质点振动方向位于波的图象同侧,如图于波的图象同侧,如图1012所示:所示:本讲稿第十四页,共五十二页v表示波的传播方向,表示波的传播方向,s表示质点振动方向表示质点振动方向 反之,若知某一时刻波形图上任意一质点在该反之,若知某一时刻波形图上任意一质点在该时刻的振动方向,也可以判断这列波的传播方时刻的振动方向,也可以判断这列波的传播方向向 如图如图l013是一列简谐横波在是一列简谐横波在t=30 s时的波时的波形图,此时刻质点形图,此时刻质点A向上运动这列波向哪个向上运动这列波向哪个方向传播方向传播?可用以上任意一种方法来判断
12、如用可用以上任意一种方法来判断如用“上下坡上下坡”法,判断如下:法,判断如下:本讲稿第十五页,共五十二页“根据沿着波的传播方向行走,上坡向下,下根据沿着波的传播方向行走,上坡向下,下坡向上坡向上”来判断,来判断,A质点是向上运动,故沿着质点是向上运动,故沿着波的传播方向行走的波的传播方向行走的A质点所处的质点所处的“坡坡”面是面是在下坡,这说明行走的总方向是向左,这一方在下坡,这说明行走的总方向是向左,这一方向就是波的传播方向,故波向左传播向就是波的传播方向,故波向左传播 以上介绍的四种方法各有优点,应随自己的喜以上介绍的四种方法各有优点,应随自己的喜好,熟练掌握一种即可好,熟练掌握一种即可本
13、讲稿第十六页,共五十二页知识点知识点3波动图象与振动图象的波动图象与振动图象的 比较比较 本讲稿第十七页,共五十二页本讲稿第十八页,共五十二页1“微平移法微平移法”判断质点的振动方向和波的传播方判断质点的振动方向和波的传播方向的关系向的关系例例l 简谐横波的波形图线如图简谐横波的波形图线如图1021所示,由图可所示,由图可知知 ()A.若质点若质点A向下运动,则波是向左传播的向下运动,则波是向左传播的 B.若质点若质点B向上运动,则波是向左传播的向上运动,则波是向左传播的 C.若波向右传播,则质点若波向右传播,则质点C向下运动向下运动 D.若波向左传播,则质点若波向左传播,则质点D向下运动向下
14、运动本讲稿第十九页,共五十二页 解析解析若质点若质点A向下运动,如图向下运动,如图1022甲所甲所示,应将原波形向左平移一小段距离,即波向示,应将原波形向左平移一小段距离,即波向左传播,选项左传播,选项A正确;同理,若质点正确;同理,若质点B向上运动,向上运动,平移波形可知波向右传播,选项平移波形可知波向右传播,选项B错误若波错误若波向右传播,如图向右传播,如图1022乙所示,将原波形向乙所示,将原波形向右平移一小段距离,由图可知质点右平移一小段距离,由图可知质点C向下运动,向下运动,选项选项C正确;同理,若波向左传播,平移波形正确;同理,若波向左传播,平移波形可知质点可知质点D向上运动,选项
15、向上运动,选项D错误错误本讲稿第二十页,共五十二页答案答案AC点拨点拨“微平移法微平移法”是判断质点的振动方向或是判断质点的振动方向或波的传播方向的基本方法,一定要熟练掌握波的传播方向的基本方法,一定要熟练掌握.判断质点的振动方向和波的传播方向的关系是判断质点的振动方向和波的传播方向的关系是波动问题基本而重要的问题,它是解决其他波波动问题基本而重要的问题,它是解决其他波动问题的基础动问题的基础本讲稿第二十一页,共五十二页2在波的图象上各质点振动方向的规律在波的图象上各质点振动方向的规律例例2 简谐横波的波形图线如图简谐横波的波形图线如图1023所示,所示,由图可知由图可知 ()A若质点若质点A
16、向上运动,则波是向左传播的向上运动,则波是向左传播的B若质点若质点B向下运动,则波是向左传播的向下运动,则波是向左传播的C在图示时刻,质点在图示时刻,质点A、B运动方向相同运动方向相同D在图示时刻,质点在图示时刻,质点B、D运动方向相同运动方向相同本讲稿第二十二页,共五十二页解析解析若质点若质点A向上运动,表明波向右传播,向上运动,表明波向右传播,选项选项A错误;若质点错误;若质点B向下运动,波向左传播,向下运动,波向左传播,选项选项B正确虽然不知波的传播方向,但将波正确虽然不知波的传播方向,但将波形向右或向左平移一小段距离,可知质点形向右或向左平移一小段距离,可知质点A、B运动方向相同运动方
17、向相同(A、B位于相邻的波峰和波谷之位于相邻的波峰和波谷之间间),选项,选项C正确;而质点正确;而质点B、D运动方向相反,运动方向相反,选项选项D错误错误本讲稿第二十三页,共五十二页答案答案BC点拨点拨正确而深刻地理解振动和波动的关系正确而深刻地理解振动和波动的关系是解决有关波动问题的前提和基础,一定要认是解决有关波动问题的前提和基础,一定要认清这一点另外在解决有关波动问题时,脑海清这一点另外在解决有关波动问题时,脑海中出现活动的波,有如电影里的中出现活动的波,有如电影里的“慢动作慢动作”本讲稿第二十四页,共五十二页3根据某一时刻的波形图画出另一时刻的波根据某一时刻的波形图画出另一时刻的波形图
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