2018-2019學年高中物理 12.2 波的圖象課件 新人教版選修3-4.ppt

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2波的圖象,波的圖象1.波的圖象的畫法:,位移,y軸,位移,平滑,2.正弦波:(1)概念:波的圖象是_________，這樣的波稱為正弦波，也叫簡諧波，如圖。(2)介質(zhì)中有正弦波傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點做_____運動。,正弦曲線,簡諧,3.振動圖象和波的圖象:(1)振動圖象表示介質(zhì)中的“某個質(zhì)點”在“_________”的位移。(2)波的圖象表示介質(zhì)中的“各個質(zhì)點”在“_________”的位移。,各個時刻,某一時刻,【思考辨析】(1)波的圖象反映的是某一時刻介質(zhì)中各質(zhì)點的位移情況。()(2)若已知某一質(zhì)點在某時刻的振動方向，則可以由波的圖象判斷出波的傳播方向。(),(3)從波的圖象中能讀出質(zhì)點的振幅和周期。()(4)在不同時刻波的圖象有可能完全相同。(),提示:(1)√。波的圖象反映的是沿波的傳播方向上各個質(zhì)點在某一時刻的位移。(2)√。采用質(zhì)點帶動法，可由波的圖象和質(zhì)點振動方向判斷波的傳播方向。(3)。由振動圖象可讀出振幅和周期，由波的圖象不能讀出周期。,(4)√。根據(jù)波的圖象的重復性可知，相隔時間為周期整數(shù)倍的兩個時刻波形相同。,知識點一波的圖象的理解及應用探究導入:如圖所示是一列簡諧波在某一時刻的圖象。(1)波的圖象是什么形狀的曲線？(2)由圖象可讀出什么？,提示:(1)波的圖象是余弦曲線。(2)由圖象可讀出振幅A，某一時刻各質(zhì)點的位移。,【歸納總結(jié)】1.對波的圖象的理解:(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(余)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，介質(zhì)中有正弦波傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點做簡諧運動。,(3)橫波的圖象形狀與波在傳播過程中介質(zhì)中各質(zhì)點某時刻的分布相似，波形中的波峰即為圖象中的位移正向的最大值，波谷即為圖象中的位移負向的最大值，波形中通過平衡位置的質(zhì)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(zhì)點的位移。(2)可以直接看出在波的傳播過程中各質(zhì)點的振幅A。(3)若已知該波的傳播方向，可以確定各質(zhì)點的振動方向；或已知某質(zhì)點的振動方向，可以確定該波的傳播方向。,3.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性變化。經(jīng)過一個周期，波的圖象復原一次。,4.波的傳播方向的雙向性:如果只知道波沿x軸傳播，則有可能沿x軸正向傳播，也可能沿x軸負向傳播，具有雙向性。,【典題通關(guān)】【典例】一列沿x軸正方向傳播的橫波在某一時刻的波形圖象如圖所示，已知波的傳播速率是16m/s。(1)指出這列波中質(zhì)點振動的振幅是多少。(2)畫出再經(jīng)過0.125s時的波形圖象。,【正確解答】(1)由圖象可以看出，質(zhì)點振動的最大位移大小是10cm，因此振幅是10cm。(2)再經(jīng)0.125s波形沿x軸正方向移動的距離為Δx=vΔt=160.125m=2m，所以再經(jīng)過0.125s后的波形圖象如圖中的虛線所示。答案:(1)10cm(2)見正確解答圖,【過關(guān)訓練】1.(2018唐山高二檢測)圖為一列橫波在某時刻的波形圖，若此時刻質(zhì)點P正處于加速運動過程中，則此時刻(),A.質(zhì)點Q處于加速運動過程中，質(zhì)點N處于減速運動過程中B.質(zhì)點Q處于減速運動過程中，質(zhì)點N處于加速運動過程中C.質(zhì)點Q和質(zhì)點N均處于加速運動過程中D.質(zhì)點Q和質(zhì)點N均處于減速運動過程中,【解析】選B。由題意知，質(zhì)點P正處于加速運動過程中，說明P向下即向平衡位置運動，說明此列波是向左傳播的，根據(jù)波傳播的特點知道質(zhì)點Q正在向上即向波峰運動，速度減小，N向上即向平衡位置運動，速度增大。故B正確，A、C、D錯誤。,2.如圖所示為一列沿x軸負方向傳播的簡諧波在某一時刻的圖象，下列說法中正確的是(),A.該時刻質(zhì)點a和質(zhì)點d位移相同，加速度方向相反B.該時刻質(zhì)點b和質(zhì)點c位移相同，速度方向也相同C.質(zhì)點b比質(zhì)點c先回到平衡位置D.質(zhì)點a比質(zhì)點d先回到平衡位置,【解析】選D。題圖時刻a、d兩質(zhì)點位移相同，加速度相同，A錯。據(jù)“上坡下，下坡上”可以判斷a、b兩質(zhì)點向上運動，c、d兩質(zhì)點向下運動，所以c比b先回到平衡位置，a比d先回到平衡位置，B、C錯，D對。,【補償訓練】1.(多選)取向上為質(zhì)點振動的正方向，得到如圖所示的兩個圖象，其中圖甲是一列波的圖象，A是介質(zhì)中的一個質(zhì)點，圖乙是介質(zhì)中另一個質(zhì)點的振動圖象，B為振動中的某一個時刻，關(guān)于圖甲中A質(zhì)點在該時刻的運動方向和圖乙中B時刻質(zhì)點的運動方向，下列說法正確的是(),A.A質(zhì)點向下B.A質(zhì)點向上C.B時刻向下D.B時刻向上,【解析】選A、C。圖甲表示的是波的圖象，由于波沿x軸負方向傳播。所以，圖甲中質(zhì)點A的振動方向向下，選項A正確，B錯誤；圖乙表示的是振動圖象，在圖中B所對應的時刻質(zhì)點應當向下運動(因為下一時刻位移為負值)，選項C正確，D錯誤。,2.一列沿x軸正方向傳播的橫波在某時刻的波形如圖甲所示，a、b、c、d為介質(zhì)中沿波的傳播方向上的4個質(zhì)點，若從該時刻開始計時，則振動圖象如圖乙所示的質(zhì)點是(),A.a質(zhì)點B.b質(zhì)點C.c質(zhì)點D.d質(zhì)點,【解析】選C。從振動圖象乙可知，開始計時時，質(zhì)點從平衡位置向y軸負方向運動，再結(jié)合甲給出的四個質(zhì)點和波形圖及傳播方向，乙所描述的是c質(zhì)點的運動，C正確。,知識點二振動圖象與波的圖象的比較探究導入:一列波的圖象如圖甲，其中某一點的振動圖象如圖乙。,(1)如何區(qū)分波的圖象與振動圖象。提示:看圖象的橫坐標是x還是t。(2)兩種圖象縱坐標的最大值相同嗎？提示:相同。,【歸納總結(jié)】波的圖象和振動圖象的區(qū)別首先是橫軸表示的物理量不同，波的圖象橫軸表示各介質(zhì)質(zhì)點的平衡位置，而振動圖象橫軸表示時間。另外，圖象的意義、隱含信息等方面也不相同，具體比較如下:,【典題通關(guān)】【典例】(2018安慶高二檢測)如圖所示，甲圖為一列簡諧橫波在某時刻的波形圖，乙圖是這列波中某質(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，圖乙可能為質(zhì)點A的振動圖象B.若波沿x軸正方向傳播，質(zhì)點B經(jīng)過個周期到達波峰位置C.若波沿x軸負方向傳播，圖乙可能為質(zhì)點C的振動圖象D.若波沿x軸負方向傳播，質(zhì)點D經(jīng)過個周期到達波峰位置,【正確解答】選B。本題考查波形圖和振動圖象。如果波是向x軸正方向傳播，根據(jù)“上下坡法則”可以判斷出:A點會向下振動，B點會向上振動，因此A選項不正確，B選項正確。如果波是向x軸負方向傳播，根據(jù)“上下坡法則”可以判斷出:C點從負最大位移處向上振動，D點從平衡位置處向上振動，因此C、D選項都不正確。,【規(guī)律方法】“上下坡”法則“上下坡法則”是把波形圖線比喻為凸凹的路面，凸凹路面就有上坡段和下坡段，沿著波的傳播方向看去，位于上坡段的質(zhì)點，則向下運動，位于下坡段的質(zhì)點，則向上運動；反之，向上運動的質(zhì)點，必位于下坡段，向下運動的質(zhì)點，必位于上坡段。即沿波的傳播速度的正方向看，“上坡”的點向下振動，“下坡”的點向上振動，簡稱為“上坡下，下坡上”(見圖)。,【過關(guān)訓練】1.(多選)(2018東城區(qū)高二檢測)一列簡諧橫波在t0時刻的波形圖如圖甲所示，a、b、c、d分別為介質(zhì)中的4個質(zhì)點。該波的周期為T，則下列判斷中正確的是(),A.若波沿x軸正向傳播，則乙圖可表示c質(zhì)點從t0時刻開始的振動圖象B.若波沿x軸正向傳播，則乙圖可表示b質(zhì)點從(t0+)時刻開始的振動圖象C.若波沿x軸負向傳播，則乙圖可表示a質(zhì)點從(t0+)時刻開始的振動圖象D.若波沿x軸負向傳播，則乙圖可表示d質(zhì)點從(t0+)時刻開始的振動圖象,【解析】選B、D。若波沿x軸正向傳播，根據(jù)同側(cè)法可知處于平衡位置的a向上振動，c向下振動；而圖乙的振動圖象反映的是從平衡位置開始向上振動的圖象，則滿足b質(zhì)點在(t0+)時刻的振動規(guī)律，故A錯誤，B正確。若波沿x軸負向傳播，則此時刻開始a向下振動，c向上振動，b經(jīng)過回到平衡位置向上振動，d經(jīng)過回到平衡位置向上振動，故C錯誤，D正確。故選B、D。,2.一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，圖甲是t=1s時的波形圖，圖乙是波中某質(zhì)點振動位移隨時間變化的振動圖線(兩圖均用同一時刻計時)，圖乙的振動圖線對應圖甲上的質(zhì)點是(),A.x=1m處的質(zhì)點B.x=2m處的質(zhì)點C.x=3m處的質(zhì)點D.x=4m處的質(zhì)點,【解析】選B。因波沿x軸正方向傳播，由乙圖可得在t=1s時刻，質(zhì)點在平衡位置，以后質(zhì)點向y軸負方向運動，由圖甲波動圖線向x軸正方向傳播可判斷x=2m處的質(zhì)點在平衡位置，正沿y軸負方向運動，故B對，A、C、D錯。,【拓展例題】考查內(nèi)容:波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的關(guān)系【典例】如圖所示為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，已知質(zhì)點A在此時刻的振動方向如圖中箭頭所示，則以下說法中正確的是(),A.波向左傳播，質(zhì)點B向下振動，質(zhì)點C向上振動B.波向右傳播，質(zhì)點B向上振動，質(zhì)點C向下振動C.波向左傳播，質(zhì)點B向上振動，質(zhì)點C向上振動D.波向右傳播，質(zhì)點B向下振動，質(zhì)點C向下振動,【正確解答】選C。解決該題有許多方法，用“上下坡”法判斷，若波向右傳播，則A質(zhì)點處于下坡，應向上振動，由此可知波向左傳播，同理可判斷C向上振動，B向上振動，故C正確。,