《高中物理 第二章 機械波 3 波的圖像課件 教科版選修34》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第二章 機械波 3 波的圖像課件 教科版選修34（43頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、3波的圖像第二章機械波學習目標1.知道圖像中橫、縱坐標各表示的物理量，理解波的圖像的物理意義.2.理解波的圖像和振動圖像的區(qū)別.3.會處理由波的雙向性和周期性引起的多解問題.內(nèi)容索引重點探究啟迪思維 探究重點達標檢測檢測評價 達標過關(guān)自主預(yù)習預(yù)習新知 夯實基礎(chǔ)自主預(yù)習自主預(yù)習一、橫波的圖像一、橫波的圖像1.波形圖若以橫坐標x表示在波的傳播方向上各質(zhì)點的 ，縱坐標y表示_各個質(zhì)點偏離平衡位置的位移，規(guī)定位移的方向向上為正值，向下為負值，則在xOy坐標平面上，描出該時刻各質(zhì)點的位置(x，y)，用平滑曲線將各點連接起來，就得到這一時刻橫波的圖像.波的圖像有時也稱為波形圖，簡稱波形.平衡位置該時刻2.
2、正弦波：波形圖是 的波，又稱為正弦波.3.圖像的物理意義直觀地表明了離波源不同距離的各振動質(zhì)點在某一時刻的 .正弦曲線位置二、波的圖像與振動圖像的比較二、波的圖像與振動圖像的比較比較內(nèi)容波的圖像(簡諧波)振動圖像(簡諧運動)研究內(nèi)容表示波傳播時 (填“某一”或“各”)時刻在介質(zhì)中 (填“某一”或“各”)質(zhì)點的位置相對于平衡位置的位移 (填“某一”或“各”)質(zhì)點振動的過程中， (填“某一”或“各”)時刻相對于平衡位置的位移圖像形狀正弦(或余弦)曲線正弦(或余弦)曲線橫坐標表示在波的傳播方向上 (填“某一”或“各”)質(zhì)點的_表示_某一某一各各各平衡位置時間t縱坐標 (填“某一”或“各”)時刻 (填
3、“某一”或“各”)質(zhì)點偏離平衡位置的位移 (填“某一”或“各”)質(zhì)點 (填“某一”或“各”)時刻偏離平衡位置的位移橫軸上相鄰的兩個狀態(tài)總一致的點之間的距離的含義某一各某一各1.判斷下列說法的正誤.(1)波的圖像反映的是某一時刻介質(zhì)中各質(zhì)點的位移情況.()(2)從波的圖像可以知道各質(zhì)點振動的振幅.()(3)在不同時刻波的圖像有可能完全相同.()(4)振動圖像的圖線實質(zhì)是振動質(zhì)點所經(jīng)過的路徑形狀，波的圖像的圖線實質(zhì)是某一時刻各個質(zhì)點的連線形狀.()即學即用即學即用答案2.如圖1所示，一列沿x軸正方向傳播的橫波在某一時刻的波形圖如圖_所示，其上某一質(zhì)點的振動圖像如圖_所示.由圖可知波長_ m，振幅A
4、_ cm，周期T_ s，波速v_ m/s.此時質(zhì)點P運動方向向_，加速度方向向_.答案圖1甲乙41041上下重點探究重點探究一、波的圖像的理解和應(yīng)用導學探究導學探究如圖2所示是一列簡諧波在某一時刻的圖像.(1)波的圖像是什么形狀的曲線？答案答案余弦曲線.答案圖2(2)由圖像可獲取哪些信息？答案答案可以獲得以下信息：該時刻各個質(zhì)點相對平衡位置的位移.各質(zhì)點振動的振幅.波長知識深化知識深化對波的圖像的理解對波的圖像的理解(1)對波的圖像的理解波的圖像是某一時刻介質(zhì)中各個質(zhì)點運動情況的“定格”.可以將波的圖像比喻為某一時刻對所有質(zhì)點拍攝下的“集體照”.簡諧波的圖像是正(余)弦曲線，介質(zhì)中的質(zhì)點做簡諧
5、運動.(2)由波的圖像可獲取的信息直接讀出波長.若已知波速，可計算出周期、頻率.或已知周期、頻率可計算出波速.直接讀出該時刻各質(zhì)點的位移，間接判斷回復力、加速度情況.介質(zhì)中各質(zhì)點的振幅.已知波的傳播方向，可知質(zhì)點的振動方向；已知質(zhì)點的振動方向，可知波的傳播方向.判斷方法如下：(以已知波的傳播方向判斷質(zhì)點振動方向為例)a.質(zhì)點帶動法由波的形成原理可知，后振動的質(zhì)點總是重復先振動的質(zhì)點的運動，若已知波的傳播方向來判斷質(zhì)點的振動方向時，可在波源一側(cè)找與該質(zhì)點距離較近的前一質(zhì)點，如果前一質(zhì)點在該質(zhì)點下方，則該質(zhì)點將向下運動，否則該質(zhì)點將向上運動.b.上下坡法如圖3所示，沿波的傳播方向，“上坡”的質(zhì)點向
6、下振動，如D、E、F；“下坡”的質(zhì)點向上振動，如A、B、C.圖3c.微平移法原理：波向前傳播，波形也向前平移.方法：作出經(jīng)微小時間t后的波形，就知道了各質(zhì)點經(jīng)過t時間到達的位置，此刻質(zhì)點振動方向也就知道了.如圖4所示.圖4例例1一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，波速為4 m/s.某時刻波形如圖5所示，下列說法正確的是A.這列波的振幅為4 cmB.這列波的周期為1 sC.此時x4 m處質(zhì)點沿y軸負方向運動D.此時x4 m處質(zhì)點的加速度為0答案解析圖5解析解析由題圖可知，這列波的振幅為2 cm，A項錯誤；波長8 m，故周期 B項錯誤；波向右傳播，根據(jù)“上下坡法”可知，x4 m處質(zhì)點沿y軸正方向運動，
7、C項錯誤；此時x4 m處質(zhì)點處于平衡位置，回復力為零，加速度為零，D項正確.二、波的圖像的畫法導學探究導學探究請畫出例1中的波經(jīng)0.5 s后的波形.答案答案答案知識深化知識深化波的圖像的畫法波的圖像的畫法(1)特殊點法先找出兩點(平衡位置、波峰或波谷等特殊點)并確定其運動方向，然后確定經(jīng)t時間后這兩點所到達的位置，最后按正弦規(guī)律畫出新的波形.(2)波形平移法在已知波的傳播速度的情況下，由xvt可得經(jīng)t時間后波向前移動的距離x，把圖像沿傳播方向平移x即得到相對應(yīng)的圖像.例例2某一簡諧橫波在t0時刻的波形圖如圖6所示.若波向右傳播，畫出 前兩個時刻的波的圖像.圖6答案答案見解析圖答案解析解析解析解
8、法一特殊點法根據(jù)t0時刻波的圖像及波的傳播方向，可知此時刻A、B、C、D、E、F各質(zhì)點在該時刻的振動方向，由各個質(zhì)點的振動方向可確定出經(jīng) 后各個質(zhì)點所在的位置，將這些點所在位置用平滑曲線連接起來，便可得到經(jīng) 后的波的圖像.如圖中的虛線(a)所示.同理，根據(jù)各個質(zhì)點的振動方向可確定出 前時刻各個質(zhì)點的所在位置，于是便可得到 前時刻的波的圖像.如圖中虛線(b)所示.解法二波形平移法由題圖可知，在質(zhì)點振動的一個周期內(nèi)，波向前傳播一個波長的距離，即傳播的距離x12 m，因此在 內(nèi)，波向前傳播了3 m.根據(jù)波的傳播過程和傳播的實質(zhì)，若波向右傳播，把波的原有圖形向右移動3 m的距離，就得到了 后時刻的波形
9、圖，同理可以得到 前時刻波的圖像.總結(jié)提升總結(jié)提升在已知波速的情況下，由公式xvt可得經(jīng)t時間后波向前移動的距離x，把波形平移x即可得t時間后的波形圖.注意，當xkx0時，只需將波形沿波的傳播方向平移x0即可得t時間后的波形圖，這就是所謂的“去整留零平移法”.當然也可以采用“特殊點法”.三、波的圖像與振動圖像的比較1.波的圖像描述的是介質(zhì)中的“各質(zhì)點”在“某一時刻”離開平衡位置的位移；而振動圖像描述的是“一個質(zhì)點”在“各個時刻”離開平衡位置的位移.2.橫、縱坐標所表示的物理量：波的圖像中的橫坐標x表示介質(zhì)中各個振動質(zhì)點的平衡位置，縱坐標y表示各個振動質(zhì)點在某時刻的位移；振動圖像的橫坐標t表示一
10、個振動質(zhì)點振動的時間，縱坐標y表示這個質(zhì)點振動時各個不同時刻的位移.A.甲是振動圖像，乙是波的圖像B.甲是波的圖像，乙是振動圖像C.甲中A質(zhì)點向下振動，乙中B時刻質(zhì)點向下振動D.甲中A質(zhì)點向上振動，乙中B時刻質(zhì)點向下振動例例3(多選)根據(jù)圖7甲、乙兩圖判斷下列說法正確的是答案解析圖7解析解析波的圖像的橫坐標為波的傳播方向上各質(zhì)點的平衡位置，振動圖像的橫坐標為時間，故A錯，B對；題圖甲中A質(zhì)點被其左側(cè)的質(zhì)點帶動向上振動，題圖乙中B時刻后位移由零變?yōu)樨撝?，故向下振動，所以C錯，D對.總結(jié)提升總結(jié)提升兩種圖像的比較兩種圖像的比較1.波的圖像與振動圖像外形上很相似，辨別它們時要看圖像的橫坐標是時間t還
11、是位移x.2.簡諧波中的所有質(zhì)點都做簡諧運動，它們的振幅、周期均相同.3.判斷波的圖像中質(zhì)點的運動方向可根據(jù)帶動法、上下坡法、微平移法；判斷振動圖像中質(zhì)點的振動方向根據(jù)質(zhì)點下一時刻的位置.四、波的多解性導學探究導學探究一列周期為T的機械波某時刻的波形圖如圖8所示.答案答案若波沿x軸正方向傳播，該時刻a質(zhì)點向y軸正方向運動，經(jīng) 第一次運動到波峰.若波沿x軸負方向傳播，該時刻a質(zhì)點向y軸負方向運動，經(jīng) 第一次運動到波峰.圖8(1)a質(zhì)點需多長時間第一次運動到波峰？答案(2)與a質(zhì)點運動速度始終相等的質(zhì)點有幾個？答案答案與a質(zhì)點的距離為n(n1,2,3，)的所有質(zhì)點與a質(zhì)點的運動速度始終相等，在該圖
12、中只有一個.答案知識深化知識深化波的多解性波的多解性(1)波的周期性造成多解時間的周期性：時間間隔t與周期T的關(guān)系不明確.空間的周期性：波的傳播距離x與波長的關(guān)系不明確.(2)傳播方向的雙向性造成多解(3)質(zhì)點振動方向不確定造成多解.A.若周期為4 s，波一定向右傳播B.若周期大于4 s，波可能向右傳播C.若波速為8.5 m/s，波一定向左傳播D.該波波速可能的最小值為0.5 m/s例例4(多選)一列橫波沿直線傳播，在波的傳播方向上有A、B兩點.在t時刻A、B兩點間形成如圖9甲所示波形，在t3 s時刻A、B兩點間形成如圖乙所示波形，已知A、B兩點平衡位置間距離a9 m，則以下說法中正確的是答案
13、解析圖9總結(jié)提升總結(jié)提升解決波動問題應(yīng)注意的問題：(1)質(zhì)點到達最大位移處，則有正向和負向最大位移兩種可能.(2)質(zhì)點由平衡位置開始振動，則有起振方向相反的兩種可能.(3)只告訴波速，不指明波的傳播方向，應(yīng)考慮沿兩個方向傳播的可能.(4)只給出兩時刻的波形，則有多次重復出現(xiàn)的可能. 達標檢測達標檢測12341.(波的圖像波的圖像)如圖10所示為一列簡諧橫波在某時刻的波形圖.已知圖中質(zhì)點b的起振時刻比質(zhì)點a超前了0.4 s，則以下說法正確的是A.波的波速為10 m/sB.波的頻率為1.25 HzC.波沿x軸正方向傳播D.該時刻質(zhì)點P正沿y軸正方向運動答案解析圖101234解析解析由于b比a先振動
14、，所以波沿x軸負方向傳播，選項C錯誤；由題圖可知a、b的平衡位置之間的距離為2 m，則波速 m/s5 m/s，選項A錯誤；由題圖可知，波長4 m，由vf得頻率 1.25 Hz，選項B正確；根據(jù)“上下坡法”可知此時質(zhì)點P正沿y軸負方向運動，選項D錯誤.1234解析解析由圖像可以看出，質(zhì)點振動的最大位移大小是10 cm，因此振幅是10 cm.2.(波的圖像的畫法波的圖像的畫法)一列沿x軸正方向傳播的橫波在某一時刻的波形圖如圖11所示，已知波的傳播速率是16 m/s.(1)指出這列波中質(zhì)點振動的振幅是多少；答案解析圖11答案答案10 cm1234解析解析再經(jīng)0.125 s波形沿x軸正方向移動的距離為
15、xvt160.125 m2 m，所以再經(jīng)過0.125 s后的波的圖像如圖中的虛線所示.(2)畫出再經(jīng)過0.125 s時的波的圖像.答案解析答案答案見解析圖1234A.若波沿x軸正方向傳播，(b)圖應(yīng)為a點的振動圖像B.若波沿x軸正方向傳播，(b)圖應(yīng)為b點的振動圖像C.若波沿x軸負方向傳播，(b)圖應(yīng)為c點的振動圖像D.若波沿x軸負方向傳播，(b)圖應(yīng)為d點的振動圖像3.(振動圖像與波的圖像的比較振動圖像與波的圖像的比較)(多選多選)一列簡橫諧橫波在t0時刻的波形圖如圖12(a)所示，圖(b)表示該波傳播的介質(zhì)中某質(zhì)點此后一段時間內(nèi)的振動圖像，則答案解析圖121234解析解析在題圖(b)的振動
16、圖像中，t0時刻質(zhì)點在平衡位置且向y軸正方向運動，由題圖(a)可知若波沿x軸正方向傳播，b點的速度方向沿y軸正方向，d點的速度方向沿y軸負方向；若波沿x軸負方向傳播，b點的速度方向沿y軸負方向，d點的速度方向沿y軸正方向，B、D正確.12344.(波的多解性波的多解性)(多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播，a、b為x軸上的兩質(zhì)點，平衡位置分別為x0，xxb(xb0).a點的振動規(guī)律如圖13所示.已知波速為v10 m/s，在t0.1 s時b的位移為0.05 m，則下列判斷可能正確的是A.波沿x軸正向傳播，xb0.5 mB.波沿x軸正向傳播，xb1.5 mC.波沿x軸負向傳播，xb2.5 mD.波沿x軸負向傳播，xb3.5 m答案解析圖131234解析解析由a點振動圖像可知，振動周期T0.2 s，所以vT100.2 m2 m；由題意可知在t0.1 s時，a在平衡位置且向上振動，b在正向最大位移處，這時如果波沿x軸正向傳播，根據(jù)“上下坡法”，a、b之間的距離為(n )(n0,1,2,3，)，所以xb(n )(2n1.5) m (n0,1,2,3，)，A錯，B對；這時如果波沿x軸負向傳播，根據(jù)“上下坡法”，a、b之間的距離為(n ) (n0,1,2,3，)，所以xb(n )(2n0.5) m (n0,1,2,3，)，C對，D錯.
高中物理 第二章 機械波 3 波的圖像課件 教科版選修34
