人教版高中物理 12.2 波的图象课件 新人教选修34 (2).ppt
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1、2021/8/9 星期一12021/8/9 星期一22021/8/9 星期一32021/8/9 星期一42021/8/9 星期一52021/8/9 星期一62021/8/9 星期一72021/8/9 星期一8一、波的图象的理解和画法一、波的图象的理解和画法2021/8/9 星期一91.1.波的图象的理解波的图象的理解(1)(1)波的图象是某一时刻介质中各个质点运动情况的波的图象是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格定格”,可借用,可借用“定格定格”这一比喻加深理解这一比喻加深理解.可以将波的图象比喻为可以将波的图象比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照集体照”.”
2、.(2)(2)简谐波的图象是正简谐波的图象是正(余余)弦曲线,是最简单的一种波,各个弦曲线,是最简单的一种波,各个质点振动的最大位移都相等质点振动的最大位移都相等.2021/8/9 星期一10(3)(3)波的图象的周期性波的图象的周期性在波的传播过程中,各质点都在各自的平衡位置附近振动,在波的传播过程中,各质点都在各自的平衡位置附近振动,不同时刻质点的位移不同,则不同时刻波的图象不同不同时刻质点的位移不同,则不同时刻波的图象不同.质点的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.经过一经过一个周期,波的图象复原一次个周期,波的图象复原一次
3、.(4)(4)波的传播方向的双向性波的传播方向的双向性如果只知道波沿如果只知道波沿x x轴传播,则有可能沿轴传播,则有可能沿x x轴正向传播,也有可轴正向传播,也有可能沿能沿x x轴负向传播,具有双向性轴负向传播,具有双向性.2021/8/9 星期一112.2.波的图象的画法波的图象的画法根据某时刻的波形图画出另一时刻波形图的方法:根据某时刻的波形图画出另一时刻波形图的方法:(1)(1)特殊点法:取正弦波上的五个特殊点特殊点法:取正弦波上的五个特殊点(三个平衡位置点,三个平衡位置点,一个波峰点,一个波谷点一个波峰点,一个波谷点),先根据波传播的方向确定它们的,先根据波传播的方向确定它们的振动方
4、向,再判断振动方向,再判断tt后各点运动到什么位置,最后连成曲后各点运动到什么位置,最后连成曲线,即为另一时刻的波形图适用于线,即为另一时刻的波形图适用于t=n t=n 的情形的情形(2)(2)平移法:将原图象沿平移法:将原图象沿x x轴方向即波传播的方向平移根据轴方向即波传播的方向平移根据波速和给定的时间,利用波速和给定的时间,利用x=vtx=vt,求出沿波的传播方向上,求出沿波的传播方向上移动的位移,将波进行平移移动的位移,将波进行平移.2021/8/9 星期一12 (1)(1)在某一时刻各质点的位移不同,但各质点的在某一时刻各质点的位移不同,但各质点的振幅是相同的;振幅是相同的;(2)(
5、2)每一质点的振动规律相同,只是后一质点比前一质点振动每一质点的振动规律相同,只是后一质点比前一质点振动得晚得晚.2021/8/9 星期一13【典例【典例1 1】如图为一列沿】如图为一列沿x x轴正方向传播的简谐波在某个时刻轴正方向传播的简谐波在某个时刻的波形图,下列关于该列波的说法中正确的是的波形图,下列关于该列波的说法中正确的是()()A A该简谐波的振幅是该简谐波的振幅是4 cm4 cmB B质点质点P P此时正向上运动此时正向上运动C C质点质点P P此时正向下运动此时正向下运动D D质点质点P P振动的振幅是振动的振幅是2 cm2 cm2021/8/9 星期一14 【解题指导】【解题
6、指导】正确解答本题的关键有以下两点:正确解答本题的关键有以下两点:(1)(1)正确理解图象的物理含义;正确理解图象的物理含义;(2)(2)能够根据波的图象和传播方向确定各质点的振动方向能够根据波的图象和传播方向确定各质点的振动方向.2021/8/9 星期一15【标准解答】【标准解答】选选A A、B B由图象不难发现,该简谐波的振幅为由图象不难发现,该简谐波的振幅为4 cm4 cm,所以选项,所以选项A A正确正确.波正沿波正沿x x轴正方向传播,由此可确定质轴正方向传播,由此可确定质点点P P的振动方向向上,选项的振动方向向上,选项B B正确正确,选项选项C C错误;对于简谐波中错误;对于简谐
7、波中的每一质点振动规律相同,所以振幅相同,选项的每一质点振动规律相同,所以振幅相同,选项D D错误错误.2021/8/9 星期一16二、振动图象与波动图象的比较二、振动图象与波动图象的比较2021/8/9 星期一21振动图象和波动图象从图形上看好像没有什么区别,但实际振动图象和波动图象从图形上看好像没有什么区别,但实际上它们有本质的区别上它们有本质的区别.1.1.物理意义不同物理意义不同:振动图象表示同一质点在不同时刻的位移振动图象表示同一质点在不同时刻的位移;波动图象表示介质中的各个质点在同一时刻的位移波动图象表示介质中的各个质点在同一时刻的位移.2.2.图象的横坐标表示的物理量不同图象的横
8、坐标表示的物理量不同:振动图象的横坐标表示时振动图象的横坐标表示时间间;波动图象的横坐标表示距离波动图象的横坐标表示距离.2021/8/9 星期一223.3.比较比较 2021/8/9 星期一232021/8/9 星期一24 (1)(1)波动图象与振动图象外形上很相似,辨别波动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它们时要看图象的横坐标是时间t t还是位移还是位移x.x.(2)(2)简谐波中的所有质点都做简谐运动,它们的振幅、周期均简谐波中的所有质点都做简谐运动,它们的振幅、周期均相同相同.(3)(3)求解两种图象结合问题的技巧是要从一种图象中找到某一求解两种图象结合问题
9、的技巧是要从一种图象中找到某一质点的振动信息,再根据该质点的振动信息、题设条件和相质点的振动信息,再根据该质点的振动信息、题设条件和相应的物理规律推知另一种图象及相关情况应的物理规律推知另一种图象及相关情况.2021/8/9 星期一25【典例【典例2 2】如图甲所示的】如图甲所示的yxyx图线表示一列简谐波在沿图线表示一列简谐波在沿x x轴方轴方向传播时的波形图,若以图乙所示情况为计时起点,那么向传播时的波形图,若以图乙所示情况为计时起点,那么ytyt图线应表示的是图线应表示的是()()2021/8/9 星期一26A A当这列波沿当这列波沿x x轴正方向传播时,是表示轴正方向传播时,是表示a
10、a质点的振动图象质点的振动图象B B当这列波沿当这列波沿x x轴负方向传播时,是表示轴负方向传播时,是表示a a质点的振动图象质点的振动图象C C当这列波沿当这列波沿x x轴正方向传播时,是表示轴正方向传播时,是表示b b质点的振动图象质点的振动图象D D当这列波沿当这列波沿x x轴负方向传播时,是表示轴负方向传播时,是表示b b质点的振动图象质点的振动图象 【解题指导】【解题指导】解答本题时可按以下思路进行分析解答本题时可按以下思路进行分析2021/8/9 星期一27【标准解答】【标准解答】选选A A、D D根据波的传播方向,确定质点的振动根据波的传播方向,确定质点的振动方向,进而画出该点的
11、振动图象如果这列波沿方向,进而画出该点的振动图象如果这列波沿x x轴正向传播,轴正向传播,a a点应向上运动,点应向上运动,b b点应向下运动,这样振动图象表示的是点应向下运动,这样振动图象表示的是a a质质点的振动图象;如果这列波沿点的振动图象;如果这列波沿x x轴负向传播,轴负向传播,a a点应向下运动点应向下运动,b,b点应向上运动,振动图象表示的是点应向上运动,振动图象表示的是b b质点的振动图象,故质点的振动图象,故A A、D D正确正确2021/8/9 星期一28三、波的传播方向和质点运动方向的五种判断方法三、波的传播方向和质点运动方向的五种判断方法已知质点运动方向判断波的传播方向
12、或与之相反的问题,判已知质点运动方向判断波的传播方向或与之相反的问题,判断的基本规律是横波的形成与传播的特点,常用方法有:断的基本规律是横波的形成与传播的特点,常用方法有:2021/8/9 星期一311.1.上下坡法,从波的传播方向看上下坡法,从波的传播方向看.“.“上坡上坡”的点向下运动,的点向下运动,“下坡下坡”的点向上运动,简称的点向上运动,简称“上坡下、下坡上上坡下、下坡上”(”(如图甲所示如图甲所示)2.2.同侧法,在波的图象上的某一点,沿竖直方向画出一个箭同侧法,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个箭头头表示质点运动方向,并设想
13、在同一点沿水平方向画个箭头表示波的传播方向,那么这两个箭头总是在曲线的同侧表示波的传播方向,那么这两个箭头总是在曲线的同侧(如图如图乙所示乙所示)2021/8/9 星期一323.3.头头头头(尾尾尾尾)相对法,在波形图的波峰相对法,在波形图的波峰(或波谷或波谷)上画出一个上画出一个箭头表示波的传播方向,并在波峰箭头表示波的传播方向,并在波峰(或波谷或波谷)两边波形上分别两边波形上分别画出两个箭头表示质点运动方向,那么这三个箭头总是头头画出两个箭头表示质点运动方向,那么这三个箭头总是头头相对,尾尾相对相对,尾尾相对(如图丙所示如图丙所示)4.4.微平移法,将原波形微平移法,将原波形(实线实线)沿
14、波的传播方向平移沿波的传播方向平移 后后(虚虚线线),则从原波形中平衡位置沿,则从原波形中平衡位置沿y y轴指向虚线最大位移处的方轴指向虚线最大位移处的方向,表示原波形中质点的运动方向向,表示原波形中质点的运动方向(如图丁所示如图丁所示).).2021/8/9 星期一335.5.特殊点法,先振动的质点带动邻近的后振动质点,在质点特殊点法,先振动的质点带动邻近的后振动质点,在质点P P靠近波源一方附近的图象上另找一点靠近波源一方附近的图象上另找一点PP,若,若PP在在P P点上方,点上方,则则P P向上运动,若向上运动,若PP在下方,则在下方,则P P向下运动向下运动(如图戊所示如图戊所示)20
15、21/8/9 星期一34 (1)(1)在利用质点带动法由波传播方向确定质点振在利用质点带动法由波传播方向确定质点振动方向的时候,参考点动方向的时候,参考点PP与被判定点与被判定点P P一定要在同一一定要在同一“坡坡”上上.(2)(2)在利用微平移法的时候,重在在利用微平移法的时候,重在“微微”字,字,tt一定要短,一定要短,xx一定要小,两图象能分开即可一定要小,两图象能分开即可.2021/8/9 星期一35【典例【典例3 3】简谐横波某时刻的波形图如图所示,由此图可知】简谐横波某时刻的波形图如图所示,由此图可知()()A.A.若质点若质点a a向下运动,则波是从左向右传播的向下运动,则波是从
16、左向右传播的B.B.若质点若质点b b向上运动,则波是从左向右传播的向上运动,则波是从左向右传播的C.C.若波从右向左传播,则质点若波从右向左传播,则质点c c向下运动向下运动D.D.若波从右向左传播,则质点若波从右向左传播,则质点d d向上运动向上运动2021/8/9 星期一36【标准解答】【标准解答】选选B B、D.D.方法一:方法一:“特殊点法特殊点法”若质点若质点a a向下运动,则质点向下运动,则质点a a是由其右侧邻近质点带动的,波是由其右侧邻近质点带动的,波源位于右侧,波向左传播,故源位于右侧,波向左传播,故A A错误,同理,错误,同理,B B正确;若波从正确;若波从右向左传播,则
17、质点右向左传播,则质点c c、d d均应由其右侧邻近质点带动,其右均应由其右侧邻近质点带动,其右侧质点位于侧质点位于c c、d d上方,所以质点上方,所以质点c c、d d均向上运动,故均向上运动,故C C错误,错误,D D正确正确.2021/8/9 星期一37方法二:方法二:“微平移法微平移法”若质点若质点a a向下运动,下一时刻向下运动,下一时刻a a的位移的位移比此刻位移略小,则下一时刻波形如比此刻位移略小,则下一时刻波形如图中虚线所示,可见波从右向左传播,选项图中虚线所示,可见波从右向左传播,选项A A错误,同理可判错误,同理可判定选项定选项B B正确;若波从右向左传播,虚线波就可看成
18、下一时刻正确;若波从右向左传播,虚线波就可看成下一时刻的波形,由图可见质点的波形,由图可见质点c c、d d均向上运动,故选项均向上运动,故选项C C错误,错误,D D正正确确.2021/8/9 星期一38【误区警示】【误区警示】波的图象并不是波实际运动的波形,但某时刻波的图象并不是波实际运动的波形,但某时刻横波的形状与波在该时刻的实际波形很相似,二者的关系就横波的形状与波在该时刻的实际波形很相似,二者的关系就像地图与实际地况的关系,波形中的波峰对应图象中位移的像地图与实际地况的关系,波形中的波峰对应图象中位移的正向最大值,波谷对应图象中位移的负向最大值正向最大值,波谷对应图象中位移的负向最大
19、值;而对于纵波而对于纵波,密部或疏部对应着波动图象中的正向最大位移值或负向的最密部或疏部对应着波动图象中的正向最大位移值或负向的最大位移值大位移值.2021/8/9 星期一39【典例】一列简谐横波在【典例】一列简谐横波在x x轴上传播,波速为轴上传播,波速为50 cm/s50 cm/s,已知,已知t=0t=0时刻的波形图如图时刻的波形图如图(a)(a)所示,图中所示,图中M M处的质点此时正经过平处的质点此时正经过平衡位置沿衡位置沿y y轴的正方向运动将轴的正方向运动将t=0.5 st=0.5 s时的波形图象画在图时的波形图象画在图 (b)(b)上上(至少要画出一个波长至少要画出一个波长)20
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