丹江口市物理 第十二章 机械波 第2节 波的图像 新人教版选修3-4.ppt

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1、 第二节第二节 波的图像波的图像复习提问：复习提问：1 1、什么是机械波？、什么是机械波？2 2、产生机械波的条件是什么？、产生机械波的条件是什么？3 3、机械波分哪二种？各有什么特点？、机械波分哪二种？各有什么特点？问题：机械波中各个质点在某一时刻相对平衡问题：机械波中各个质点在某一时刻相对平衡位置的位移相同吗？如何进行描述？位置的位移相同吗？如何进行描述？一、波的图象一、波的图象1 1、建立坐标系：横坐标、建立坐标系：横坐标X X表示在波的传播表示在波的传播方向上各质点的平衡位置与振源的距离。纵坐方向上各质点的平衡位置与振源的距离。纵坐标标Y Y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的表示某一时刻

2、各质点偏离平衡位置的位移。位移。y位移位移x平衡位置平衡位置O2 2、波的图象意义：、波的图象意义：1 1）波的图象表示介质中各质点在某一时刻偏）波的图象表示介质中各质点在某一时刻偏离平衡位置的位移的情况。离平衡位置的位移的情况。2 2）在不同时刻质点振动的位移不同，波的图）在不同时刻质点振动的位移不同，波的图像也随之改变。像也随之改变。3 3、简谐波：简谐振动产生的波是简谐波，、简谐波：简谐振动产生的波是简谐波，其波的图像是一条正弦曲线。其波的图像是一条正弦曲线。4 4、横波的图象特点：、横波的图象特点：横波的图象与形成横横波的图象与形成横波的质点的分布形状相似，故波的质点的分布形状相似，故

3、波的图象又波的图象又叫波形图。叫波形图。纵波的图象较为复杂纵波的图象较为复杂,不再深入不再深入讨论。讨论。二、波长、频率和波速二、波长、频率和波速1 1、波长：在波动中振动相位总是相同的两、波长：在波动中振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离。个相邻质点间的距离。对于横波，相邻的两个波峰或相邻的两个对于横波，相邻的两个波峰或相邻的两个波谷之间的距离等于一个波长。波谷之间的距离等于一个波长。对于纵波，相邻的两个密部或相邻的两个对于纵波，相邻的两个密部或相邻的两个疏部之间的距离等于一个波长。疏部之间的距离等于一个波长。2 2、频率：波的频率就是波源的振动频率，、频率：波的频率就是波源的振动频率，也

4、是所有质点的振动频率。也是所有质点的振动频率。3 3、波速：波在均匀介质中、波速：波在均匀介质中匀速传播的速率匀速传播的速率只只与介质有关与介质有关，而与频率无关。注意波速，而与频率无关。注意波速与质点振动速度不是同一概念。与质点振动速度不是同一概念。4 4、三者关系：、三者关系：质点振动一个周期，波形向质点振动一个周期，波形向前移动一个波长。前移动一个波长。即：即：v=S/t=v=S/t=/T=/T=f f，f f和和v v决定决定.三、波的图象的应用三、波的图象的应用1 1、分析波图像问题的二种思路和方法、分析波图像问题的二种思路和方法1 1）从整体看：波形在向波传播的方向匀速）从整体看：

5、波形在向波传播的方向匀速移动。移动。平移法：波移动的距离平移法：波移动的距离s=s=vtvt。2 2）从局部看：无数个质点在不同步的振动。）从局部看：无数个质点在不同步的振动。带动法：先振动的质点带动后振动的质点运带动法：先振动的质点带动后振动的质点运动。动。2 2、波的图像能反映的物理量：、波的图像能反映的物理量：1 1）直接反映：振幅和波长）直接反映：振幅和波长.2 2）间接反映：该时刻介质各质点的位移、）间接反映：该时刻介质各质点的位移、速度、加速度的方向。速度、加速度的方向。Ay/mx/m1 2 3 4 5 6 7 80B0.10AVav3 3、由波的传播方向判断质点的振动方向、由波的

6、传播方向判断质点的振动方向1 1）带动法：先带后，后跟先。）带动法：先带后，后跟先。2 2）微平移法：前面上升，后面下降。）微平移法：前面上升，后面下降。例、如图为一列简谐横波在某一时刻的波形例、如图为一列简谐横波在某一时刻的波形图，此时刻质点图，此时刻质点F F的运动方向如图所示，则的运动方向如图所示，则A.A.该波向左传播该波向左传播B.B.质点质点B B和和D D的运动方向相同的运动方向相同C.C.质点质点C C比质点比质点B B先回到平衡位置先回到平衡位置D.D.此时质点此时质点F F和和H H的加速度相同的加速度相同ACDACD例、如图为一列横波某时刻的波的图像，已例、如图为一列横波

7、某时刻的波的图像，已知波向右传播，则下列叙述正确的是知波向右传播，则下列叙述正确的是A A、经过半个周期，、经过半个周期，C C点将运动到点将运动到E E点处点处B B、M M点和点和P P点的振动情况完全相同点的振动情况完全相同C C、A A点比点比F F点先达到最低位置点先达到最低位置D D、B B、D D两点的振动步调相反两点的振动步调相反 BCDBCD例、图中所示为波在某一时刻的波形，此时例、图中所示为波在某一时刻的波形，此时振动还只发生在振动还只发生在M M、N N之间，并知此波的周期之间，并知此波的周期T T，Q Q质点速度方向是竖直向下的，则下列说法质点速度方向是竖直向下的，则下

8、列说法中正确的是中正确的是A A波源是波源是M M，P P点已经振动时间为点已经振动时间为T TB B波源是波源是N N，P P点已经振动时间为点已经振动时间为3T/43T/4C C波源是波源是N N，P P点已经振动时间为点已经振动时间为T/4T/4D D波源是波源是M M，P P点已经振动时间为点已经振动时间为3T/43T/4C C例、如图为一简谐横波的波形图，已知例、如图为一简谐横波的波形图，已知B B质质点先于点先于A A质点质点0.08s0.08s到达波峰，由此可知波到达波峰，由此可知波的传播方向是的传播方向是 ，波的传播速度为，波的传播速度为 .向左向左25m/s25m/s4 4、

9、由波的传播方向画出、由波的传播方向画出t t秒后（前）的波形图；秒后（前）的波形图；1 1）平移法：沿波的传播方向将整个波形图平）平移法：沿波的传播方向将整个波形图平移移x=x=vtvt的距离；的距离；2 2）带动法：根据某质点的振动方向，知道）带动法：根据某质点的振动方向，知道t t秒秒后该质点的位置，就可以画出波形图。后该质点的位置，就可以画出波形图。例、图为一列沿例、图为一列沿x x轴正方向传播的简谐横波在轴正方向传播的简谐横波在t=0t=0时的波形。当时的波形。当R R点在点在t=0t=0时的振动状态传到时的振动状态传到S S点时，点时，PRPR范围内范围内(含含P P、R)R)有一些

10、质点正在向有一些质点正在向y y轴负方面运动，这些质点的轴负方面运动，这些质点的x x坐标取值范围坐标取值范围是是A.2cmx4cm A.2cmx4cm B.2 cmx4 cmB.2 cmx4 cmC.2cmx3 cm D.2cmx3 cmC.2cmx3 cm D.2cmx3 cmC C例、例、一列简谐机械横波某时刻的波形如图，波一列简谐机械横波某时刻的波形如图，波源的平衡位置坐标为源的平衡位置坐标为x x0 0。当波源质点处于其。当波源质点处于其平衡位置上方且向下运动时，介质中平衡位置平衡位置上方且向下运动时，介质中平衡位置坐标坐标x x2m2m的质点所处位置及运动情况是的质点所处位置及运动

11、情况是A A、在其平衡位置下方且向上运动、在其平衡位置下方且向上运动B B、在其平衡位置上方且向下运动、在其平衡位置上方且向下运动C C、在其平衡位置上方且向上运动、在其平衡位置上方且向上运动D D、在其平衡位置上方且向下运动、在其平衡位置上方且向下运动A A例、图中实线和虚线分别是例、图中实线和虚线分别是x x轴上传播的一列简轴上传播的一列简谐横波在谐横波在t=0t=0和和t=0.03st=0.03s时刻的波形图，时刻的波形图，x=1.2mx=1.2m处处的质点在的质点在t=O.03st=O.03s时刻向时刻向y y轴正方向运动，则轴正方向运动，则A A该波的频率可能是该波的频率可能是125

12、Hz 125Hz B B该波的波速可能是该波的波速可能是lOmlOms sC Ct=0t=0时时x=1.4mx=1.4m处质点的加速度方向沿处质点的加速度方向沿y y轴正方轴正方向向D D各质点在各质点在0.03s0.03s内随波迁移内随波迁移O.9mO.9mA A例、一列沿例、一列沿x x轴正方向传播的简谐横波。轴正方向传播的简谐横波。t=Ot=O时刻的波形如图时刻的波形如图l l中实线所示，中实线所示，t=O.2st=O.2s时刻时刻的波形如图的波形如图l l中的虚线所示，则中的虚线所示，则 ()()(A)(A)质点质点P P的运动方向向右的运动方向向右 (B)(B)波的周期可能为波的周期

13、可能为0.27s0.27s(C)(C)波的频率可能为波的频率可能为1.25Hz1.25Hz(D)(D)波的传播速度可能为波的传播速度可能为20m20ms sC Cx/mt/s1 2 3 4 5 6 7 800.100.14y/mx/m1 2 3 4 5 6 7 800.100.14问题：振动图像与波的图像有什么区别？问题：振动图像与波的图像有什么区别？四、振动图象和波的图象区别四、振动图象和波的图象区别1 1、横坐标的、横坐标的含义不同含义不同：振动图像代表时间。振动图像代表时间。波的图像代表平衡位置离开振源的距离。波的图像代表平衡位置离开振源的距离。2 2、研究对象不同：、研究对象不同：振动

14、图像研究一个质点。振动图像研究一个质点。波的图像研究无数个质点。波的图像研究无数个质点。3 3、图象图象随时间的演变情况不同随时间的演变情况不同0t/sx/m1 2 3 4 5 6 7 8910 11 12振动图像随时间的演变振动图像是图线的振动图像随时间的演变振动图像是图线的延伸。原图象形状不变；延伸。原图象形状不变；波的图像随时间的演变原图象的形状将沿波的图像随时间的演变原图象的形状将沿横坐标方向整个地平移，而不是原图象的横坐标方向整个地平移，而不是原图象的延伸。延伸。4 4、判断质点运动方向的方法判断质点运动方向的方法不同不同AAx1yx0 xtt10 x1y1 振动图象振动图象振动图象

15、振动图象 波的图象波的图象波的图象波的图象t t1 1时刻时刻质点质点向向x x方向运动方向运动质点质点A A在向在向y y方方向运动向运动例、关于振动图像和波的图像以下正确的是例、关于振动图像和波的图像以下正确的是A A、波的图像反映出各个质点在同一时刻的、波的图像反映出各个质点在同一时刻的位移位移B B、通过波的图像可以找出任一质点、任一、通过波的图像可以找出任一质点、任一时刻的位移时刻的位移C C、振动图像的横轴是时间轴、振动图像的横轴是时间轴D D、y y轴都表示质点离开平衡位置的位移轴都表示质点离开平衡位置的位移ACDACD例、如图，为一简谐波例、如图，为一简谐波t=0t=0时刻的波形图，时刻的波形图，试画出介质中的试画出介质中的A A质点在此后一段时间内的质点在此后一段时间内的振动图象。振动图象。X/mY/mAt/sX/m