2018-2019學(xué)年高中物理 第十二章 機械波 第2節(jié) 波的圖象課件 新人教版選修3-4.ppt

2 波的圖象,讀一讀,辨一辨,閱讀教材第27頁,首先能正確畫出波的圖象,領(lǐng)會波的圖象的特點,會根據(jù)質(zhì)點振動的方向判斷波的傳播方向。 1.如何正確作出波的圖象? 答案：(1)建立坐標(biāo)系:用橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各質(zhì)點的平衡位置,縱坐標(biāo)y表示某時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的位移。 (2)描點:在坐標(biāo)系中描出一系列點,使各點的橫坐標(biāo)為對應(yīng)質(zhì)點的平衡位置x,縱坐標(biāo)為該質(zhì)點偏離平衡位置的位移y。 (3)連線:用一條平滑的曲線把描的點連接起來就是這列波此時的波的圖象。 2.波的圖象有何特點? 答案：(1)波的圖象也稱波形圖,簡稱波形。如果波形是正弦曲線,這樣的波叫作正弦波,也叫簡諧波。 (2)介質(zhì)中有正弦波傳播時,介質(zhì)中的質(zhì)點做簡諧運動。,讀一讀,辨一辨,3.波的圖象與振動圖象的意義是什么? 答案：(1)波的圖象表示介質(zhì)中的“各個質(zhì)點”在“某一時刻”的位移。 (2)振動圖象表示介質(zhì)中“某一質(zhì)點”在“各個時刻”的位移。,讀一讀,辨一辨,1.思考辨析。 (1)波形上各質(zhì)點的振幅相等。 ( ) 答案： (2)波的圖象表示各個時刻各個質(zhì)點的位移。 ( ) 解析：波的圖象表示某一時刻各個質(zhì)點的位移。 答案： (3)從波的圖象上可以看出質(zhì)點在振動過程中距離波源的位置不變。 ( ) 答案：,讀一讀,辨一辨,2.探究討論。 (1)波的圖象的橫坐標(biāo)表示什么? 答案：表示在波的傳播方向上各質(zhì)點的平衡位置。 (2)波的圖象的縱坐標(biāo)表示什么? 答案：表示某一時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的位移。 (3)對于由質(zhì)點上下振動形成的橫波,質(zhì)點位移的正方向一般如何規(guī)定? 答案：一般規(guī)定位移向上時為正。,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,對波的圖象的理解及應(yīng)用 一列簡諧波在某一時刻的圖象如圖所示。 (1)波的圖象是什么形狀的曲線? (2)由圖象可讀出什么? 要點提示：(1)波的圖象是正弦曲線。 (2)由圖象可讀出:該時刻各質(zhì)點的位移。 各質(zhì)點振動的振幅。,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,1.波的圖象的理解 (1)波的圖象是某一時刻介質(zhì)中各個質(zhì)點運動情況的“定格”?？梢詫⒉ǖ膱D象比喻為某一時刻對所有質(zhì)點拍攝下的“集體照”。 (2)簡諧波的圖象是正弦曲線,是最簡單的一種波,各個質(zhì)點振動的最大位移都相等。 2.圖象的信息 如圖所示,知道一列波在某時刻的波形,能從這列波的波形中了解到波的傳播情況主要有以下幾點:,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,(1)可以直接看出在該時刻沿傳播方向上各質(zhì)點的位移。圖線上各點的縱坐標(biāo)表示的是各質(zhì)點在該時刻的位移。圖中的M點的位移是2 cm。 (2)可以直接看出在波的傳播過程中各質(zhì)點的振幅A,波的圖線上縱坐標(biāo)最大值的絕對值,即A=4 cm。 (3)可以判斷出各質(zhì)點在該時刻的回復(fù)力方向和加速度方向。 (4)根據(jù)波的產(chǎn)生特點,若已知波的傳播方向,可確定各質(zhì)點在該時刻的振動方向、速度大小的變化趨勢等。反之亦然。,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,3.判斷質(zhì)點振動方向或波傳播方向的方法 (1)帶動法:先振動的質(zhì)點帶動鄰近的后振動質(zhì)點,在質(zhì)點P靠近波源一方附近的圖象上另找一點P,若P在P點上方,則P向上振動,若P在下方,則P向下振動(如圖甲所示)。,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,(2)上下坡法:沿波的傳播方向看去,“上坡”處的質(zhì)點向下振動;“下坡”處的質(zhì)點向上振動,簡稱“上坡下,下坡上”(如圖乙所示)。 (3)同側(cè)法:在波的圖象上的某一點,沿豎直方向畫出一個箭頭表示質(zhì)點振動方向,并設(shè)想在同一點沿水平方向畫一個箭頭表示波的傳播方向,那么這兩個箭頭總是在曲線的同側(cè)(如圖丙所示)。 (4)微平移法:如圖丁所示,實線為t時刻的波形,作出微小時間t 后的波形如虛線所示。由圖可見t時刻的質(zhì)點由P1(或P2)位置經(jīng)t后運動到P1(或P2)處,這樣就可以判斷質(zhì)點的振動方向了。 波的圖象是一種數(shù)學(xué)表示方法,只有在描述橫波的情況下能直觀地表示出波形,縱波的圖象與縱波的“形狀”并無相同之處。,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,【例題1】 下圖是一列橫波在某一時刻的波形,波沿x軸正方向傳播。 (1)該時刻質(zhì)點A的振動方向向 ,質(zhì)點C的振動方向向 ,質(zhì)點D的振動方向向 。 (2)再經(jīng)過 T,質(zhì)點A通過的路程是 cm,質(zhì)點C的位移是 cm。,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,【思考問題】 怎樣判斷各質(zhì)點的振動方向? 提示：采用上下坡法:把波動圖線類比為凸凹的路面,凸凹路面就有上坡段和下坡段,沿著波的傳播方向看去,位于上坡段上的質(zhì)點就向下運動,而位于下坡段上的質(zhì)點就向上運動。 解析：(1)由于波沿x軸正方向傳播,質(zhì)點A在“下坡區(qū)”,所以它向上運動;質(zhì)點C、質(zhì)點D均在“上坡區(qū)”,所以質(zhì)點C、D都向下運動。 (2)再經(jīng)過 T,質(zhì)點A又回到平衡位置,所以質(zhì)點A通過的路程為4 cm;質(zhì)點C也回到平衡位置,其位移為0。 答案：(1)上 下 下 (2)4 0 歸納總結(jié)簡諧運動中質(zhì)點的位移 對于做簡諧運動的質(zhì)點,其位移都是相對平衡位置而言的,與起點在何處無關(guān),這一點與運動學(xué)中的位移有所不同。,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,振動圖象和波的圖象的比較 一列波的圖象如圖甲,其中某一質(zhì)點的振動圖象如圖乙。 (1)如何區(qū)分波的圖象與振動圖象? (2)兩種圖象縱坐標(biāo)的最大值相同嗎? 要點提示：(1)從橫軸來區(qū)分兩個圖象:振動圖象的橫軸表示時間,波的圖象的橫軸表示質(zhì)點的平衡位置。 (2)相同,均為質(zhì)點振動的振幅。,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,簡諧振動的圖象和波的圖象從形狀上看都是正弦曲線,但兩種圖象的物理意義、坐標(biāo)中描述的物理量、研究的內(nèi)容等方面有著本質(zhì)的不同。兩者的異同點如下所示。,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,質(zhì)點的振動是組成波動的基本要素。,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,【例題2】導(dǎo)學(xué)號73884050圖甲為某一波在t=1.0 s時的圖象,圖乙為參與該波動的P質(zhì)點的振動圖象。 (1)說出兩圖中AA的意義。 (2)說出甲圖中OAB圖線的意義,并判斷甲圖中的波的傳播方向。 (3)畫出甲圖中各質(zhì)點再經(jīng)3.5 s時的波形。,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,【思考問題】 波的圖象和振動圖象各表示質(zhì)點的什么狀態(tài)? 提示：波的圖象是反映某一瞬間各質(zhì)點的位移情況,振動圖象是反映某個質(zhì)點在一段時間內(nèi)位移的變化情況。 解析：(1)甲圖中AA表示質(zhì)點A的振幅或1.0 s時A質(zhì)點的位移,大小為0.2 m,方向為負(fù)。乙圖中AA表示質(zhì)點P的振幅,也是P質(zhì)點在0.25 s時的位移,大小為0.2 m,方向為負(fù)。 (2)甲圖中OAB段圖線表示O到B之間所有質(zhì)點在1.0 s時的位移。由乙圖看出P質(zhì)點在1.0 s時向y軸負(fù)方向振動,所以甲圖中波向左傳播,則OA間各質(zhì)點正向遠離平衡位置方向振動,AB間各質(zhì)點正向靠近平衡位置方向振動。 (3)由乙圖可知周期為1.0 s,再經(jīng)3.5 s各質(zhì)點在甲圖的基礎(chǔ)上運動3.5個周期,用特殊點法描出A、B、C、P四點的位置,連線可得到3.5 s時的波的圖象,如圖所示。,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,答案：見解析 歸納總結(jié)振動圖象與波的圖象 利用兩種圖象分析問題時,對于波動圖象要清楚它是對應(yīng)哪個時刻,對于振動圖象要清楚它是描述的哪個點,要找到兩種圖象的對應(yīng)關(guān)系。,探究一,探究二,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,變式訓(xùn)練根據(jù)圖甲、乙所示,判斷下列說法正確的是( ) A.甲是振動圖象,乙是波的圖象 B.甲是波的圖象,乙是振動圖象 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 答案：BD,1 2 3 4,1.(考查波的圖象的物理意義)關(guān)于波的圖象的物理意義,下列說法正確的是( ) A.表示某一時刻某一質(zhì)點的位移 B.表示各個時刻某一質(zhì)點的位移 C.表示某一時刻各個質(zhì)點的位移 D.表示各個時刻各個質(zhì)點的位移 解析：波的圖象表示的是介質(zhì)中各個質(zhì)點在某一時刻離開各自平衡位置的位移。 答案：C,1 2 3 4,2.(考查利用波的圖象判斷波的傳播方向)一列簡諧波在x軸上傳播,在某時刻波形如圖所示,已知此時質(zhì)點E的運動方向向下,則 ( ) A.此波沿x軸正方向傳播 B.質(zhì)點C此時向下運動 C.質(zhì)點A將比質(zhì)點B先回到平衡位置 D.質(zhì)點D的振幅為零 解析：由題意可知波沿x軸負(fù)方向傳播,質(zhì)點C向下運動,質(zhì)點B將比質(zhì)點A先回到平衡位置,質(zhì)點D的位移為零,但振幅不為零。 答案：B,1 2 3 4,3.(考查對波的圖象的理解)一列橫波沿x軸正方向傳播,某時刻的波形如圖所示,坐標(biāo)為(3,0)的質(zhì)點經(jīng)過 T后的坐標(biāo)是( ) A.(3,2) B.(4,2) C.(4,-2) D.(3,0) 解析：由題意可知,波沿x軸正方向傳播,則質(zhì)點(3,0)的振動方向沿y軸正方向,經(jīng)過 T后到達正方向最大位移,即坐標(biāo)為(3,2)。 答案：A,1 2 3 4,4.導(dǎo)學(xué)號73884051(考查對兩種圖象的認(rèn)識)一列簡諧波在t=0時刻的波形如圖甲所示,圖乙表示該波傳播的介質(zhì)中某質(zhì)點此后一段時間內(nèi)的振動圖象,則( ) A.若波沿x軸正方向傳播,圖乙應(yīng)為a點的振動圖象 B.若波沿x軸正方向傳播,圖乙應(yīng)為b點的振動圖象 C.若波沿x軸正方向傳播,圖乙應(yīng)為c點的振動圖象 D.若波沿x軸正方向傳播,圖乙應(yīng)為d點的振動圖象,1 2 3 4,解析：在圖乙的振動圖象中,t=0時刻質(zhì)點在平衡位置并向y軸的正方向運動,而圖甲的波形卻表明在t=0時刻,質(zhì)點b、d在平衡位置,而a、c不在平衡位置,故選項A、C判斷錯誤;若波沿x軸正方向傳播,質(zhì)點b應(yīng)向上運動(逆著波的傳播方向,在它附近找一相鄰點,此點正好在它的上方,質(zhì)點b就應(yīng)跟隨它向上運動),故選項B判斷正確;若波沿x軸正方向傳播,同理可以確定質(zhì)點d應(yīng)向下運動,故選項D判斷錯誤。 答案：B,