高中物理 第十二章 第2節(jié) 波的圖象課件 新人教版選修34

第第十十二二章章第第2節(jié)節(jié)新知預(yù)新知預(yù)習習巧設(shè)計巧設(shè)計名師課名師課堂堂一點通一點通創(chuàng)新演創(chuàng)新演練練大沖關(guān)大沖關(guān) 隨堂檢測隨堂檢測歸納小結(jié)歸納小結(jié) 課下作業(yè)課下作業(yè)綜合提升綜合提升 要點一要點一要點二要點二 要點三要點三1. 知道波的圖象，知道橫、縱坐標各知道波的圖象，知道橫、縱坐標各 表示什么物理量，知道什么是簡諧波。表示什么物理量，知道什么是簡諧波。2知道什么是波的圖象，能在簡諧波知道什么是波的圖象，能在簡諧波 的圖象中讀出質(zhì)點振動的振幅。的圖象中讀出質(zhì)點振動的振幅。3根據(jù)某一時刻的波的圖象和波的傳根據(jù)某一時刻的波的圖象和波的傳 播方向，能畫出下一時刻和前一時播方向，能畫出下一時刻和前一時 刻的波的圖象，并能指出圖象中各刻的波的圖象，并能指出圖象中各 個質(zhì)點在該時刻的振動方向。個質(zhì)點在該時刻的振動方向。4了解波的圖象的物理意義，能區(qū)別了解波的圖象的物理意義，能區(qū)別 簡諧波與簡諧運動兩者的圖象。簡諧波與簡諧運動兩者的圖象。 1波的圖象的作法波的圖象的作法 (1)建立坐標系：用橫坐標建立坐標系：用橫坐標x表示在波的傳播方向上各質(zhì)點表示在波的傳播方向上各質(zhì)點的的 ，縱坐標，縱坐標y表示某一時刻各質(zhì)點偏離平衡位置表示某一時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的的 。 (2)選取正方向：選取質(zhì)點振動的某一個方向為選取正方向：選取質(zhì)點振動的某一個方向為 正方向，正方向，x軸一般軸一般 為正。為正。 (3)描點：把某一時刻所有質(zhì)點的描點：把某一時刻所有質(zhì)點的 畫在坐標系里。畫在坐標系里。 (4)連線：用一條連線：用一條 的曲線把坐標系中各質(zhì)點的位移坐標的曲線把坐標系中各質(zhì)點的位移坐標點連接起來就是這時的點連接起來就是這時的 。平衡位置平衡位置位移位移y軸軸向右向右位移位移平滑平滑波的圖象波的圖象 2波的圖象的物理意義及特點波的圖象的物理意義及特點 (1)物理意義：物理意義： 波的圖象描述的是波的圖象描述的是 介質(zhì)中各個質(zhì)點偏離平衡介質(zhì)中各個質(zhì)點偏離平衡位置的位移情況。位置的位移情況。 (2)波的圖象特點：波的圖象特點：某一時刻某一時刻 (3)簡諧波：波的圖象是正弦曲線的波。簡諧波：波的圖象是正弦曲線的波。 關(guān)鍵一點關(guān)鍵一點簡諧波傳播時，介質(zhì)中各質(zhì)點振動的周簡諧波傳播時，介質(zhì)中各質(zhì)點振動的周期都相同，都等于波源的振動周期。期都相同，都等于波源的振動周期。 1關(guān)于波的圖象的物理意義，下列說法正確的是關(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)點的位移表示各個時刻各個質(zhì)點的位移解析：解析：波的圖象表示的是介質(zhì)中的各個質(zhì)點在某一波的圖象表示的是介質(zhì)中的各個質(zhì)點在某一時刻離開各自的平衡位置的位移情況。故時刻離開各自的平衡位置的位移情況。故C正確。正確。答案：答案：C2根據(jù)圖根據(jù)圖1221甲、乙兩圖，分別判斷它們屬于何種甲、乙兩圖，分別判斷它們屬于何種 圖象圖象()圖圖1221A甲是波的圖象甲是波的圖象B甲是振動圖象甲是振動圖象C乙是波的圖象乙是波的圖象 D乙是振動圖象乙是振動圖象解析：解析：波動圖象的橫軸為長度軸，振動圖象的橫軸為時波動圖象的橫軸為長度軸，振動圖象的橫軸為時刻軸，故甲為波動圖象，乙為振動圖象，刻軸，故甲為波動圖象，乙為振動圖象，A、D正確。正確。答案：答案：AD3. 圖圖1222是一列橫波某時刻是一列橫波某時刻t0的波形圖，試根據(jù)波形圖的波形圖，試根據(jù)波形圖 回答下列問題：回答下列問題： (1)該時刻加速度最大的質(zhì)點有哪幾個？該時刻加速度最大的質(zhì)點有哪幾個？ (2)速度最大的質(zhì)點有哪幾個？速度最大的質(zhì)點有哪幾個？ (3)如果這列波沿如果這列波沿x軸負方向傳播，軸負方向傳播， 質(zhì)點質(zhì)點3受到的合外力方向如何？受到的合外力方向如何？圖圖1222解析：解析：(1)加速度最大的質(zhì)點一定是位移最大的質(zhì)點，所以該加速度最大的質(zhì)點一定是位移最大的質(zhì)點，所以該時刻質(zhì)點時刻質(zhì)點2、6、10、14的加速度最大，但方向不相同。的加速度最大，但方向不相同。(2)該波是簡諧波，質(zhì)點做簡諧運動，因此處在平衡位置的質(zhì)該波是簡諧波，質(zhì)點做簡諧運動，因此處在平衡位置的質(zhì)點速度最大，分別是質(zhì)點點速度最大，分別是質(zhì)點0、4、8、12、16。(3)質(zhì)點質(zhì)點3在做簡諧運動，此時它具有正向位移，由在做簡諧運動，此時它具有正向位移，由Fkx知，知，它受到的合外力方向沿它受到的合外力方向沿y軸負方向。軸負方向。答案：答案：見解析見解析 1波的圖象的理解波的圖象的理解 (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“定格定格”，可借用，可借用“定格定格”這一比喻加深理解?？梢詫⒉ǖ倪@一比喻加深理解?？梢詫⒉ǖ膱D象比喻為某一時刻對所有質(zhì)點拍攝下的圖象比喻為某一時刻對所有質(zhì)點拍攝下的“集體照集體照”。 (2)簡諧波的圖象是正簡諧波的圖象是正(余余)弦曲線，是最簡單的一種弦曲線，是最簡單的一種波，各個質(zhì)點振動的最大位移都相等。波，各個質(zhì)點振動的最大位移都相等。 (3)波的圖象的周期性：波的圖象的周期性： 在波的傳播過程中，各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近在波的傳播過程中，各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動，不同時刻質(zhì)點的位移不同，則不同時刻波的圖象不振動，不同時刻質(zhì)點的位移不同，則不同時刻波的圖象不同。質(zhì)點的振動位移做周期性變化，則波的圖象也做周期同。質(zhì)點的振動位移做周期性變化，則波的圖象也做周期性變化。經(jīng)過一個周期，波的圖象復(fù)原一次。性變化。經(jīng)過一個周期，波的圖象復(fù)原一次。 (4)波的傳播方向的雙向性：波的傳播方向的雙向性： 如果只知道波沿如果只知道波沿x軸傳播，則有可能沿軸傳播，則有可能沿x軸正向傳播，軸正向傳播，也有可能沿也有可能沿x軸負向傳播，具有雙向性。軸負向傳播，具有雙向性。 名師點睛名師點睛 (1)在某一時刻各質(zhì)點的位移不同，但各質(zhì)點的振幅是在某一時刻各質(zhì)點的位移不同，但各質(zhì)點的振幅是相同的。相同的。 (2)每一質(zhì)點的振動規(guī)律相同，只是后一質(zhì)點比前一質(zhì)每一質(zhì)點的振動規(guī)律相同，只是后一質(zhì)點比前一質(zhì)點振動得晚。點振動得晚。 1.一列沿一列沿x軸正方向傳播的橫波在某一軸正方向傳播的橫波在某一時刻的波形圖象如圖時刻的波形圖象如圖1223所示，已知所示，已知波的傳播速度是波的傳播速度是16 m/s。 (1)指出這列波中質(zhì)點振動的振幅是多少。指出這列波中質(zhì)點振動的振幅是多少。 (2)畫出再經(jīng)過畫出再經(jīng)過0.125 s時的波形圖象。時的波形圖象。 審題指導(dǎo)審題指導(dǎo) (1)波的傳播方向上各質(zhì)點的振幅均相同。波的傳播方向上各質(zhì)點的振幅均相同。 (2)可應(yīng)用平移法畫出再經(jīng)過可應(yīng)用平移法畫出再經(jīng)過t時的波形圖象。時的波形圖象。圖圖1223 解析解析通過圖象讀出振動的最大位移通過圖象讀出振動的最大位移振幅，利用振幅，利用波傳播的速度公式計算出在波傳播的速度公式計算出在0.125 s內(nèi)波傳播的位移，利用平內(nèi)波傳播的位移，利用平移法做出圖象。移法做出圖象。 (1)由圖象可以看出，質(zhì)點振動的由圖象可以看出，質(zhì)點振動的最大位移是最大位移是10 cm，因此振幅是，因此振幅是10 cm。 (2)經(jīng)經(jīng)0.125 s波形沿波形沿x軸正方向移動的距離為軸正方向移動的距離為xvt160.125 m2 m，所以經(jīng)過，所以經(jīng)過0.125 s后的波形圖象如圖中的后的波形圖象如圖中的虛線所示。虛線所示。 答案答案見解析見解析 因波的圖象經(jīng)過因波的圖象經(jīng)過nT時波形不發(fā)生變化，故波形錯移時波形不發(fā)生變化，故波形錯移一定是由小于一個周期的時間引起的，由一定是由小于一個周期的時間引起的，由tnTt，只要平移波形只要平移波形xvt，即可得到經(jīng)，即可得到經(jīng)t后的波形圖象。后的波形圖象。 已知質(zhì)點的振動方向來判斷波的傳播方向或已知已知質(zhì)點的振動方向來判斷波的傳播方向或已知波的傳播方向來判斷質(zhì)點的振動方向時，依據(jù)的基本規(guī)波的傳播方向來判斷質(zhì)點的振動方向時，依據(jù)的基本規(guī)律是橫波的形成與傳播的特點，常用方法有：律是橫波的形成與傳播的特點，常用方法有： 1上下坡法上下坡法 沿波的傳播方向看，沿波的傳播方向看，“上坡上坡”的點向下的點向下運動，運動，“下坡下坡”的點向上運動，簡稱的點向上運動，簡稱“上坡上坡下，下坡上下，下坡上”。如圖。如圖1224所示。所示。圖圖1224 2帶動法帶動法 原理：先振動的質(zhì)點帶動鄰近的后振動質(zhì)點。原理：先振動的質(zhì)點帶動鄰近的后振動質(zhì)點。方法：在質(zhì)點方法：在質(zhì)點P靠近波源一方附近的圖象上另找一點靠近波源一方附近的圖象上另找一點P，若，若P在在P上方，則上方，則P向上運動，若向上運動，若P在在P下方，則下方，則P向下運動。向下運動。如圖如圖1225所示。所示。圖圖1225 3同側(cè)法同側(cè)法 在波的圖象上的某一點，沿豎直方向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)點運動方向，并在同畫出一個箭頭表示質(zhì)點運動方向，并在同一點沿水平方向畫一個箭頭表示波的傳播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)，方向，那么這兩個箭頭總是在曲線的同側(cè)，如圖如圖1226所示。若波向右傳播，則所示。若波向右傳播，則P向下運動。向下運動。圖圖1226 4微平移法微平移法 原理：波向前傳播，波形也向前平移。原理：波向前傳播，波形也向前平移。 方法：作出經(jīng)微小時間方法：作出經(jīng)微小時間t后的波形，后的波形，就知道了各質(zhì)點經(jīng)過就知道了各質(zhì)點經(jīng)過t時間到達的位置，時間到達的位置，此刻質(zhì)點振動方向也就知道了。如圖此刻質(zhì)點振動方向也就知道了。如圖1227所示。所示。 名師點睛名師點睛實際應(yīng)用時掌握上述方法中的一種或兩實際應(yīng)用時掌握上述方法中的一種或兩種即可，其中種即可，其中“上下坡法上下坡法”和和“ 同側(cè)法同側(cè)法”較為常用。較為常用。圖圖1227 2.簡諧橫波某時刻的波形圖線如圖簡諧橫波某時刻的波形圖線如圖1228所示。由此可所示。由此可知：知： (1)若質(zhì)點若質(zhì)點a向下運動，則波向什么方向下運動，則波向什么方向傳播？向傳播？ (2)若質(zhì)點若質(zhì)點b向上運動，則波向什么方向上運動，則波向什么方向傳播？向傳播？ (3)若波從右向左傳播，則質(zhì)點若波從右向左傳播，則質(zhì)點c向什么方向運動？向什么方向運動？ 審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)在給出的波形圖上，根據(jù)在給出的波形圖上，根據(jù)“同側(cè)法同側(cè)法”，在研究，在研究的質(zhì)點上同時畫出質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向即可求解。的質(zhì)點上同時畫出質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向即可求解。圖圖1228 解析解析 (1)先在先在a質(zhì)點上標出向下的振動方向，如圖所質(zhì)點上標出向下的振動方向，如圖所示，根據(jù)示，根據(jù)“同側(cè)法同側(cè)法”，波的傳播方向一定向左。，波的傳播方向一定向左。 (2)先在先在b質(zhì)點上標出向上的振動方向，質(zhì)點上標出向上的振動方向，再根據(jù)再根據(jù)“同側(cè)法同側(cè)法”畫出與振動方向垂直的波畫出與振動方向垂直的波的方向，則波向右傳播。的方向，則波向右傳播。 (3)先在先在c質(zhì)點上標出波的傳播方向質(zhì)點上標出波的傳播方向(向左向左)，根據(jù)，根據(jù)“同側(cè)法同側(cè)法”可知可知c質(zhì)點振動方向一定向上。質(zhì)點振動方向一定向上。 答案答案(1)向左向左(2)向右向右(3)向上向上 在同側(cè)法中標出了某質(zhì)點的兩個方向，即質(zhì)點的振動在同側(cè)法中標出了某質(zhì)點的兩個方向，即質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向，這僅是一種處理問題的方式，實際方向和波的傳播方向，這僅是一種處理問題的方式，實際的質(zhì)點并不是同時參與了兩處運動。的質(zhì)點并不是同時參與了兩處運動。 振動圖象和波動圖象從圖形上看好像沒有什么區(qū)別，但實振動圖象和波動圖象從圖形上看好像沒有什么區(qū)別，但實際上它們有本質(zhì)的區(qū)別。際上它們有本質(zhì)的區(qū)別。 1物理意義不同物理意義不同 振動圖象表示同一質(zhì)點在不同時刻的位移；波動圖象表示介振動圖象表示同一質(zhì)點在不同時刻的位移；波動圖象表示介質(zhì)中的各個質(zhì)點在同一時刻的位移。質(zhì)中的各個質(zhì)點在同一時刻的位移。 2圖象的橫坐標表示的物理量不同圖象的橫坐標表示的物理量不同 振動圖象的橫坐標表示時間；波動圖象的橫坐標表示距離。振動圖象的橫坐標表示時間；波動圖象的橫坐標表示距離。3比較比較簡諧運動的圖象簡諧運動的圖象簡諧波的圖象簡諧波的圖象不不同同點點物理意義物理意義表示一質(zhì)點在各個時刻表示一質(zhì)點在各個時刻的位移的位移表示某時刻各個質(zhì)表示某時刻各個質(zhì)點的位移點的位移研究對象研究對象一個振動質(zhì)點一個振動質(zhì)點所有質(zhì)點所有質(zhì)點研究內(nèi)容研究內(nèi)容一質(zhì)點位移隨時間的變一質(zhì)點位移隨時間的變化規(guī)律化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點的某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律空間分布規(guī)律圖象圖象簡諧運動的圖象簡諧運動的圖象簡諧波的圖象簡諧波的圖象不不同同點點圖象變化圖象變化隨時間延伸隨時間延伸隨時間推移隨時間推移一個完整圖像一個完整圖像所占橫坐標的所占橫坐標的距離距離表示一個周期表示一個周期T表示一個波長表示一個波長(見見下節(jié)下節(jié))比喻比喻單人舞的錄像單人舞的錄像抓拍的集體舞照片抓拍的集體舞照片相同相同點及點及聯(lián)系聯(lián)系圖象形狀圖象形狀正弦曲線正弦曲線可獲得的信息可獲得的信息質(zhì)點振動的振幅、位移、加速度的方向質(zhì)點振動的振幅、位移、加速度的方向聯(lián)系聯(lián)系質(zhì)點的振動是組成波動的基本要素質(zhì)點的振動是組成波動的基本要素 名師點睛名師點睛 (1)波動圖象與振動圖象外形上很相似，辨別它們時波動圖象與振動圖象外形上很相似，辨別它們時要看圖象的橫坐標是時間要看圖象的橫坐標是時間t還是位移還是位移x。 (2)簡諧波中的所有質(zhì)點都做簡諧運動，它們的振幅、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。周期均相同。 3如圖如圖1229甲所示的甲所示的yx圖線表示一列簡諧波在圖線表示一列簡諧波在沿沿x軸方向傳播時的波形圖，若以圖乙所示情況為計時起點，軸方向傳播時的波形圖，若以圖乙所示情況為計時起點，那么那么yt圖線應(yīng)表示的是圖線應(yīng)表示的是 ()圖圖1229 A當這列波沿當這列波沿x軸正方向傳播時，是表示軸正方向傳播時，是表示a質(zhì)點的振動圖象質(zhì)點的振動圖象 B當這列波沿當這列波沿x軸負方向傳播時，是表示軸負方向傳播時，是表示a質(zhì)點的振動圖象質(zhì)點的振動圖象 C當這列波沿當這列波沿x軸正方向傳播時，是表示軸正方向傳播時，是表示b質(zhì)點的振動圖象質(zhì)點的振動圖象 D當這列波沿當這列波沿x軸負方向傳播時，是表示軸負方向傳播時，是表示b質(zhì)點的振動圖象質(zhì)點的振動圖象 審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)已知條件是波的圖象，要分析質(zhì)點的振動情況，已知條件是波的圖象，要分析質(zhì)點的振動情況，需利用振動方向和波動方向關(guān)系，分析問題。需利用振動方向和波動方向關(guān)系，分析問題。 解析解析根據(jù)波的傳播方向，確定質(zhì)點的振動方向，根據(jù)波的傳播方向，確定質(zhì)點的振動方向，進而畫出該點的振動圖象。如果這列波沿進而畫出該點的振動圖象。如果這列波沿x軸正向傳播，軸正向傳播，a點應(yīng)向上運動，點應(yīng)向上運動，b點應(yīng)向下運動，這樣振動圖象表示的是點應(yīng)向下運動，這樣振動圖象表示的是a質(zhì)點的振動圖象；如果這列波沿質(zhì)點的振動圖象；如果這列波沿x軸負向傳播，軸負向傳播，a點應(yīng)向下點應(yīng)向下運動，運動，b點應(yīng)向上運動，振動圖象表示的是點應(yīng)向上運動，振動圖象表示的是b質(zhì)點的振動圖質(zhì)點的振動圖象，故象，故A、D正確。正確。 答案答案AD 求解兩種圖象結(jié)合問題的技巧是要從一種圖象中找求解兩種圖象結(jié)合問題的技巧是要從一種圖象中找到某一質(zhì)點的振動信息，再根據(jù)該質(zhì)點的振動信息、題設(shè)到某一質(zhì)點的振動信息，再根據(jù)該質(zhì)點的振動信息、題設(shè)條件和相應(yīng)的物理規(guī)律推知另一種圖象及相關(guān)情況。條件和相應(yīng)的物理規(guī)律推知另一種圖象及相關(guān)情況。