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

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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)介質中有正弦波傳播時,介質中的質點做_____運動。,正弦曲線,簡諧,,3.振動圖象和波的圖象:(1)振動圖象表示介質中的“某個質點”在“__________”的位移。(2)波的圖象表示介質中的“各個質點”在“__________”的位移。,各個時,刻,某一時,刻,,【預習診斷】1.請判斷下列說法的正誤。(1)波的圖象反映的是某一時刻介質中各質點的位移情況。()(2)若已知某一質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點在某一時刻的位移。(2)√。采用質點帶動法,可由波的圖象和質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。,,2.(多選)一列橫波沿繩子向右傳播,某時刻形成如圖所示的凸凹形狀,對此時繩上A、B、C、D、E、F六個質點的描述,下列說法正確的是(),,A.D、E速度方向相同B.A、C速度方向相同C.從此時算起,B比C先回到平衡位置D.它們的加速度方向與波的傳播方向無關,,【解析】選C、D。由“上下坡法”確定,D點的速度方向向上,E點速度方向向下,A點速度方向向下,C點速度方向向上,故A、B錯誤;而質點B、C都向上振,都要先到最大位移處再回到平衡位置,但C落后于B,則B比C先回到平衡位置,故C項正確;質點的加速度方向與位移方向相反,與傳播方向無關,故D正確。,,3.如圖所示是一列波的波形圖,波沿x軸正向傳播,就a、b、c、d四個質點而言,速度為正,加速度為負的點是()A.bB.aC.dD.c,,【解析】選D。波向右傳播,則左側質點的振動形式會傳給右側相鄰的點,b點左側的點在b的下方,故b速度為負,加速度為負;a點位于平衡位置,a點左側的點在a的下方,故a速度為負,加速度為零;d點位于平衡位置,d點左側的點在d的上方,故d速度為正,加速度為零;c點左側的點在c的上方,故c速度為正,加速度為負;綜上所述D正確。,,4.(多選)一簡諧橫波在x軸上傳播,在某一時刻的波形圖如圖所示,已知此時質點F的運動方向向下,則()A.此波沿x軸負方向傳播B.質點D此時向下運動C.質點B將比質點C先回到平衡位置D.質點E的振幅為零,,【解析】選A、B。F點向下振動,應處于上坡,故波向左傳播,得B位于下坡,D處于上坡,則B先向上運動,D先向下運動,E點此時刻位移為零,但振幅不能為零,綜合可知A、B正確。,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,某一時刻各質點的位移。,,【歸納總結】1.對波的圖象的理解:(1)波的圖象是某一時刻介質中各個質點運動情況的“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,各個質點振動的最大位移都相等,介質中有正弦波傳播時,介質中的質點做簡諧運動。,,(3)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,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)若已知該波的傳播方向,可以確定各質點的振動方向;或已知某質點的振動方向,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,則不同時刻波的圖象不同。質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。,,【典題過關】【典例】(2018杭州高二檢測)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,,【過關訓練】1.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.該時刻質點a和質點d位移相同,加速度方向相反B.該時刻質點b和質點c位移相同,速度方向也相同C.質點b比質點c先回到平衡位置D.質點a比質點d先回到平衡位置,,【解析】選D。題圖時刻a、d兩質點位移相同,加速度相同,A錯。據(jù)“上坡下,下坡上”可以判斷a、b兩質點向上運動,c、d兩質點向下運動,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。,,2.振源A帶動細繩振動,某時刻形成的橫波波形如圖甲所示,在波傳播到細繩上一點P時開始計時,則圖乙中能表示P點振動圖象的是(),,【解析】選C。由波的傳播特點,前邊的質點帶動后面的質點,后面的質點重復前面質點的振動,由圖甲可知振源A初始是從平衡位置向下振動的,所以t=0時刻,質點P應由平衡位置開始向下運動,選項C正確。,,【補償訓練】1.(多選)取向上為質點振動的正方向,得到如圖所示的兩個圖象,其中圖甲是一列波的圖象,A是介質中的一個質點,圖乙是介質中另一個質點的振動圖象,B為振動中的某一個時刻,關于圖甲中A質點在該時刻的運動方向和圖乙中B時刻質點的運動方向,下列說法正確的是(),,A.A質點向下B.A質點向上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為介質中沿波的傳播方向上的4個質點,若從該時刻開始計時,則振動圖象如圖乙所示的質點是(),,A.a質點B.b質點C.c質點D.d質點【解析】選C。從振動圖象乙可知,開始計時時,質點從平衡位置向y軸負方向運動,再結合甲給出的四個質點和波形圖及傳播方向,乙所描述的是c質點的運動,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】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質點的平衡位置,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:,,【典題過關】【典例】(多選)圖1中,波源S從平衡位置y=0開始向y軸正方向運動,振動周期為T=0.01s,產(chǎn)生的簡諧波向左、右兩個方向傳播,波速均為v=80m/s。經(jīng)過一段時間后,P、Q兩點開始振動。已知距離SP=1.2m、SQ=2.6m。若以Q點開始振動的時刻作為計時的零點,則在圖2的振動圖象中,能正確描述P、Q兩點振動情況的是(),,A.甲為Q點的振動圖象B.乙為Q點的振動圖象C.丙為P點的振動圖象D.丁為P點的振動圖象,,【正確解答】選A、D。波傳到P所用時間為t1==0.015s,波傳到Q點所用時間t2==0.0325s,波傳到Q點后開始計時,此時Q點向y軸正向運動,A正確,B錯誤;由于P點比Q點早振動了Δt=t2-t1=0.0175s,相當于P點比Q點早振動了1T,而P點由開始向y軸正向起振動了1T時,達到了負向最大位移處,若從此時計時,其振動圖象應為丁圖,D正確,C錯誤。,,【過關訓練】(多選)一列簡諧橫波,在t=0.1s時刻的波形圖如圖甲所示,圖乙表示該波傳播介質中的某質點在一段時間內(nèi)的振動圖象,則下列說法中正確的是(),,A.若波沿x軸正方向傳播,圖乙應為a點的振動圖象B.若波沿x軸正方向傳播,圖乙應為d點的振動圖象C.若波沿x軸負方向傳播,圖乙應為c點的振動圖象D.若波沿x軸負方向傳播,圖乙應為b點的振動圖象,,【解析】選B、D。在圖乙的振動圖象中,t=0.1s時刻質點處在平衡位置,并向y軸的負方向運動。而圖甲的波形圖表明,在t=0.1s時刻,質點b、d在平衡位置,而a、c均不在平衡位置,故A、C錯;若波沿x軸正方向傳播,d質點應向下運動。若波沿x軸負方向傳播,同理可以確定b質點應向下運動,故B、D正確。,,【補償訓練】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點是(),,A.x=1m處的質點B.x=2m處的質點C.x=3m處的質點D.x=4m處的質點,,【解析】選B。因波沿x軸正方向傳播,由乙圖可得在t=1s時刻,質點在平衡位置,以后質點向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:波的傳播方向與質點振動方向的關系【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,質點B向下振動,質點C向上振動B.波向右傳播,質點B向上振動,質點C向下振動C.波向左傳播,質點B向上振動,質點C向上振動D.波向右傳播,質點B向下振動,質點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。,