2018-2019高中物理 第12章 機械波 12.2 波的圖象課件 新人教版選修3-4.ppt

《2018-2019高中物理 第12章 機械波 12.2 波的圖象課件 新人教版選修3-4.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2018-2019高中物理 第12章 機械波 12.2 波的圖象課件 新人教版選修3-4.ppt（65頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、2 波的圖象,【自主預習】 1.波的圖象: (1)波的圖象的畫法: ①建立坐標系:用橫坐標x表示在波的傳播方向上各質 點的_________,用縱坐標y表示某時刻各質點偏離平衡 位置的_____。,平衡位置,位移,,②選取正方向:選取質點振動的某一個方向為____的正 方向。 ③描點:把某一時刻所有質點的_____畫在坐標系里。 ④連線:用一條_____的線把描出的點連接起來就是此 時波的圖象。,y軸,位移,平滑,,(2)波的圖象的特點: ①波的圖象也稱波形圖,簡稱_____,如果波形是正弦曲 線,這樣的波叫作_____波,也稱為_____波。 ②介質中有正弦波傳播時,介質中的質點做_____

2、運動。 ③波的圖象的周期性:相隔時間為周期整數倍的兩時刻 的波形完全_____,即波形的出現具有_____性。,波形,正弦,簡諧,簡諧,相同,周期,,④波的傳播方向的雙向性:在不指定波的傳播方向時, 圖象中的波可能沿x軸_____傳播,也可能沿x軸_____ 傳播,遇到此類問題時我們應對這兩種情況進行分類 分析。,正向,負向,,2.波的圖象和振動圖象: (1)波的圖象表示介質中的“各個質點”在_________ _____的位移。 (2)振動圖象表示介質中“某個質點”在_________的 位移。,“某一時,刻”,各個時刻,,【預習小測】 1.關于波的圖象的物理意義,下列說法中正確的 是 (

3、) A.表示某一時刻某一質點相對平衡位置的位移 B.表示各個時刻某一質點相對平衡位置的位移 C.表示某一時刻各個質點相對平衡位置的位移 D.表示各個時刻各個質點相對平衡位置的位移,,【解析】選C。波的圖象的物理意義是表示某一時刻各個質點,相對平衡位置的位移,C正確。,,2.如圖所示是一列簡諧波在某一時刻的波形圖, 則 ( ) A.只有B、D有相同振幅 B.只有A、F有相同振幅 C.只有A、C、F有相同的振幅 D.所有各質點的振幅都相同,,【解析】選D。波傳播過程中,各質點的振動過程是對波源振動的重復,所以振幅都相同,D正確。,,3.判斷如圖所示的兩圖象屬于何種圖象 ( ),,A.甲是振動圖象,

4、乙是波動圖象 B.甲是波動圖象,乙是振動圖象 C.都是波動圖象 D.都是振動圖象,,【解析】選B。區(qū)別波動圖象和振動圖象是看橫坐標軸是空間軸還是時間軸,橫坐標是空間軸時為波動圖象,橫坐標是時間軸時為振動圖象,B正確。,主題一 波的圖象 【互動探究】 用波動演示器演示橫波,如圖所示。觀察此橫波并思考以下問題:,,(1)形成凹凸相間波形的原因是什么? 提示:先振動的質點帶動后振動的質點振動,后振動的質點重復先振動質點的振動,但后振動的質點落后于先振動的質點,導致同一時刻各質點對平衡位置的位移不同,故形成了凹凸相間的形狀。,,(2)波的圖象是質點的運動軌跡嗎?波的圖象的物理意義是什么? 提示:波的圖

5、象不是描述質點的運動軌跡。它是描述在波的傳播方向上的介質中的各質點在某一時刻偏離平衡位置的位移。,(3)為什么不同時刻波的圖象的形狀不同?波的圖象是否具有周期性? 提示:①在波的傳播過程中,各質點都在各自的平衡位置附近振動,不同時刻質點的位移不同,故不同時刻波的圖象不同; ②各質點振動的位移隨時間做周期性的變化,故波的圖象也做周期性的變化,經過一個周期,波的圖象復原一次。,,(4)波動演示器演示的是橫波的圖象,能否畫出縱波的圖象? 提示:能。波的圖象是一種數學的表示方法,只是在橫波的情況下能直觀地表示出波形。在縱波中,如彈簧波,如果規(guī)定質點的位移方向向右時為正,向左時為負,同樣可以畫出正弦或余

6、弦形狀的圖象,只是縱波的圖象與縱波的形狀無相同之處。,,,(5)判斷波的傳播方向和質點振動方向關系的方法有哪些? 提示:①上、下坡法: a.圖象:,,b.沿波的傳播方向看,“上坡”的點向下運動,“下坡”的點向上運動,簡稱“上坡下、下坡上”。 ②同側法: a.圖象:,,b.在波的圖象上某一點,沿豎直方向畫出箭頭表示質點運動方向,并設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。,,③微小平移法: a.圖象:,,b.如圖所示,實線為t時刻的波形圖,沿波的傳播方向平 移一微小距離Δx,使Δx< λ,得到(t+Δt)(Δt< T) 時刻的波形圖,如虛線所示,即t時刻的

7、質點由P1(P2)位 置經過Δt的微小時間運動到P1′(P′2)的位置。這樣, 我們就可以判斷質點在t時刻的運動方向了。,,【探究總結】 1.簡諧橫波的特點: (1)橫波的圖象形狀與波在傳播過程中介質中各質點某時刻的分布相似。 (2)波形中的波峰即為圖象中的位移正向的最大值,波谷即為圖象中位移負向的最大值。 (3)波形中通過平衡位置的質點在圖象中也恰處于平衡位置。,,2.由波的圖象獲得的三點信息: (1)可以直接看出在該時刻沿傳播方向上各個質點的位移。 (2)可以直接看出在波的傳播過程中各質點的振幅A。 (3)可以判斷出沿傳播方向各個質點在該時刻的運動方向。,,【典例示范】 如圖所示為一列簡諧

8、橫波在某一時刻的波的圖象,求:,,(1)該波的振幅。 (2)已知波向右傳播,說明A、B、C、D質點的振動方向。,,【解題指南】解答本題應注意以下兩點: (1)波的振幅跟質點的振幅相同。 (2)橫波的傳播方向跟質點的振動方向垂直。,,【解析】(1)波的振幅即質點振動的振幅,由圖象可知波的振幅為5cm。 (2)波向右傳播,A點在最大位移處,A點速度為零,由同側法可確定質點B振動方向向上,C向下,D向下。 答案:(1)5cm (2)A速度為零,B向上,C向下,D向下,,【探究訓練】 1.(2018滁州高二檢測)一列簡諧機械橫波某時刻的波形圖如圖所示,波源的平衡位置坐標為x=0。當波源質點處于其平衡位

9、置上方且向下運動時,介質中平衡位置坐標x=2m的質點所處位置及運動情況是 ( ),,A.在其平衡位置下方且向上運動 B.在其平衡位置下方且向下運動 C.在其平衡位置上方且向上運動 D.在其平衡位置上方且向下運動,,【解析】選A。波源和x=2m處的質點振動方向始終相反,步調反向,判斷A正確。,,2.(多選)(2018?？诟叨z測)圖中畫出了一列向右 傳播的橫波在某個時刻的波形圖線,由圖線可知 ( ) A.質點b此時的位移是零 B.質點b此時向-y方向運動 C.質點d的振幅是2cm D.質點d此時的加速度沿正方向,,【解析】選A、C、D。此時質點b剛好位于平衡位置,故位移為零,A項正確;由波向右傳

10、播,知此時質點b應向+y方向運動,故B項錯誤;質點d與其余各點的振幅都是2cm,所以C項正確;質點d此時應向下運動,即遠離平衡位置,所以加速度應指向平衡位置,即沿正方向,則D項正確。,,【補償訓練】 如圖所示為一列橫波在某時刻的波形圖,已知波向右傳播。則下列敘述正確的是 ( ),,A.經過一定的時間,C點將運動到E點處 B.M點和P點的振動情況時刻相同 C.O點比M點先到達最低位置 D.B、D兩點的振動步調相反,,【解析】選D。質點不隨波移動,A錯誤;此時M點和P點的振動方向相反,B錯誤;O點沿y軸正方向運動,而M點沿y軸負方向運動,故M點先到達最低位置,C錯誤;B、D兩點的振動步調相反,D正

11、確。,,主題二 波的圖象和振動圖象 【互動探究】 1.完成下列表格,比較波的圖象與振動圖象的不同點。,,提示:,一質點,時間,空間分布規(guī)律,,2.波的圖象和振動圖象的相同點有哪些? 提示:(1)圖象形狀相同,都是正弦曲線。 (2)由圖象可確定質點振動的振幅、位移、加速度的方向。,,【探究總結】 振動圖象與波的圖象 (1)區(qū)別振動圖象與波的圖象可以從研究的對象、坐標軸的物理意義等來區(qū)別:振動圖象研究的對象是一個質點,而波的圖象研究的是各個質點;振動圖象的橫軸表示振動的時間,而波的圖象的橫軸表示質點的平衡位置。,,(2)將質點的振動圖象與波的圖象聯系起來:它們的振幅、振動周期(或頻率)相同。,,【

12、典例示范】 一列簡諧波在t=0時刻的波形圖如圖甲所示,圖乙表示該波傳播的介質中某質點此后一段時間內的振動圖象,則 ( ),,A.若波沿x軸正方向傳播,乙圖可能是a點的振動圖象 B.若波沿x軸正方向傳播,乙圖可能是b點的振動圖象 C.若波沿x軸正方向傳播,乙圖可能是c點的振動圖象 D.若波沿x軸正方向傳播,乙圖可能是d點的振動圖象,,【解題指南】解答本題應把握以下兩點: (1)根據乙圖判定t=0時刻位于平衡位置的質點的振動方向。 (2)根據甲圖由同側法可判定沿y軸正方向振動的質點。,【解析】選B。在乙圖的振動圖象中,t=0時質點在平衡位置且向y軸正方向運動,在平衡位置的點只有b、d,故選項A、C

13、錯誤;因題干中未給出波的傳播方向,此時還不知b、d的運動方向。若波沿x正向傳播,波源在左側,b、d兩點都是在其左側點的帶動下振動的,b左側的點在其上方,因此b質點正向上運動,符合要求,選項B正確;d左側的點在其下方,d質點正向下運動,不符合要求,選項D錯誤。,,【探究訓練】 1.(多選)(2018南京高二檢測)一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖如圖甲所示,圖中P、Q兩質點的橫坐標分別為x=1.5m和x=4.5m。P點的振動圖象如圖乙所示。Q點的振動圖象可能是下列四幅圖中的 ( ),,,【解析】選B、C。本題考查波的傳播。P、Q兩點間的距離為3m。當波沿x軸正方向傳播時,P在平衡位置向上振動時,Q點

14、應處于波峰,B對。當波沿x軸負方向傳播時,P點處于向上振動時,Q點應處于波谷,C對。,,2.(多選)(2018南陽高二檢測)如圖甲是一列簡諧橫波在t=0.01s時刻的波形圖,圖乙是質點P的振動圖象,則下列說法正確的是 ( ),,A.t=0.005s時,1m

15、動,由波動圖象可 知,t=0.005s時,質點P在波谷處,Q在波峰處,此時質點P 向平衡位置運動,質點Q由波峰向平衡位置運動,故1m

16、刻的波形如圖甲所示。圖甲中某質點的振動圖象如圖乙所示。由圖可知( ),,A.該波的振幅為0.5m B.該波的振幅為1m C.圖乙可能是質點L的振動圖象 D.圖乙可能是質點N的振動圖象,,【解析】選A、C。由圖象知波的振幅為0.5m,A正確、B錯誤;由圖乙可知質點在t=0時刻向y軸正向運動,結合圖甲波的圖象可判定是L質點的振動圖象,C正確、D錯誤。,,2.(2018濰坊高二檢測)振源A帶動細繩上下振動,某時刻在繩上形成的橫波波形如圖所示,規(guī)定繩上各質點向上運動方向為正方向,從波傳播到繩上P點開始計時,能表示P點振動圖象的是圖中的 ( ),,,【解析】選C。由波形圖可知,此時波動剛傳到Q點,Q點的起振方向向上,因各點的起振方向相同,故P點應從平衡位置向上振動,故C正確,A、B、D錯誤。,,【通法悟道】解決波的圖象與振動圖象的方法 (1)分清圖象類型,明確是振動圖象還是波的圖象。 (2)結合題意看清是哪一時刻的波形圖,再看振動圖象中這一時刻質點正在向哪一個方向振動,再由振動方向與波的傳播方向的關系來確定是哪一質點的振動圖象。反之亦可根據振動圖象,畫出某一時刻的波形圖。,,(3)波的傳播具有雙向性,對于波的傳播方向不明確的,應分情況討論。 (4)波具有周期性。,【課堂小結】,