物理12.2-波的圖象-課件人教版選修3-4

1、2　波的圖象,1．知道波的圖象，知道橫、縱坐標(biāo)各表示什么物理量， 知道什么是簡諧波．2．知道什么是波的圖象，能在簡諧波的圖象中讀出質(zhì)點(diǎn) 振動(dòng)的振幅．3．根據(jù)某一時(shí)刻的波的圖象和波的傳播方向，能畫出下 一時(shí)刻和前一時(shí)刻的波的圖象，并能指出圖象中各個(gè) 質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)方向．4．了解波的圖象的物理意義，能區(qū)別簡諧波與簡諧運(yùn)動(dòng) 兩者的圖象.,(1)建立坐標(biāo)系：用橫坐標(biāo)x

2、表示在波傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的_________，縱坐標(biāo)y表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的_____．(2)選取正方向：選取質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的某一個(gè)方向?yàn)開_________，x軸一般以___________為正方向．(3)描點(diǎn)：把某一時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的偏離平衡位置的_____畫在坐標(biāo)系里．(4)連線：用一條___________把各質(zhì)點(diǎn)位移連接起來就是這時(shí)的_________．(如圖12－2－1所示),橫波的圖象波的圖象的建立,平衡位置,位

3、移,y軸正方向,波傳播方向,位移,平滑的曲線,波的圖象,物理意義：表示介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的位移．如圖12－2－2中，設(shè)波沿x軸的正方向傳播，由波的圖象可獲取的信息：,圖12－2－1,應(yīng)用,,(1)該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的_____和_____ ．(2)若知道波速的方向，可知各質(zhì)點(diǎn)的_________ ．(3)已知該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向，可判斷_____________ ．(4)已知波速v的大小可求____________．

4、(5)已知波速v的大小和方向，可畫前、后任一時(shí)刻的_____ ．,圖12－2－2,位移,振幅,振動(dòng)方向,波的傳播方向,周期(或頻率),圖象,(1)簡諧波的圖象是正弦(或余弦)曲線．(2)形成簡諧波時(shí)，波源做簡諧運(yùn)動(dòng)，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)也都隨著做簡諧運(yùn)動(dòng)．(3)簡諧波是一種最基本、最簡單的波，其他的波均可看做是簡諧波合成的．(1)從波的圖象上可直接讀出介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅．,一、波的圖象的進(jìn)一步理解簡諧波,波的圖象中包含的信息,(2

5、)可確定任一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的位移的大小和方向．(3)根據(jù)加速度與位移的方向關(guān)系，可確定任一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的加速度方向．(4)根據(jù)波的產(chǎn)生特點(diǎn)，若已知波的傳播方向，可確定各質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)方向(速度方向)，速度大小的變化趨勢，動(dòng)能大小的變化等，反之亦然．已知波的傳播方向判斷各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向，或反過來已知振動(dòng)方向判斷波傳播方向方法很多，這里主要介紹三種方法：帶動(dòng)法、上下坡法和平移法．原理：先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)鄰近的后振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)．,二、判斷

6、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向或波傳播方向的方法,帶動(dòng)法,方法：在質(zhì)點(diǎn)P靠近波源一方附近的圖象上另找一點(diǎn)P′，若P′在P上方，則P向上運(yùn)動(dòng)，若P′在P下方，則P向下運(yùn)動(dòng)．如圖12－2－3所示．,圖12－2－3,沿波的傳播方向看，“上坡”的點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，“下坡”的點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，簡稱“上坡下，下坡上”．如圖12－2－4所示．,上下坡法,圖12－2－4,平移法,三、振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象的比較,圖12－2－5,續(xù)表,續(xù)表,一列橫波沿直線傳播，某時(shí)刻的波形如圖12

7、－2－6所示，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)A向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，則此波向________傳播．,【典例1】,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波傳播方向的關(guān)系,圖12－2－6,解析　法一　特殊點(diǎn)法選波峰中心P點(diǎn)作為參考點(diǎn)(一般選波峰的中心或波谷的中心為參考點(diǎn)),從圖甲上可以看出，P已經(jīng)到達(dá)波峰的位置，A正在向波峰運(yùn)動(dòng)，顯然，質(zhì)點(diǎn)A的運(yùn)動(dòng)是滯后的，所以P為前面的質(zhì)點(diǎn)，故P離波源O較近，所以波是向右傳播的．,法二　微振動(dòng)法或微平移法即假設(shè)各個(gè)質(zhì)點(diǎn)同時(shí)發(fā)生一個(gè)微小時(shí)間的振動(dòng)或波

8、發(fā)生一微小平移．本題是由某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)來判斷波的傳播方向，故采用微振動(dòng)法．設(shè)A發(fā)生一微小振動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到A′點(diǎn)，同理在波的圖象上取一些點(diǎn)B、C、D，讓它們發(fā)生一微小振動(dòng)，分別運(yùn)動(dòng)到B′、C′、D′點(diǎn)，將A′、B′、C′、D′定性地用虛線連好并延伸，如圖乙所示，可見波是向右傳播的．答案　沿x軸正方向借題發(fā)揮　(1)在利用特殊點(diǎn)法由質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向確定波傳播方向的時(shí)候，參考點(diǎn)與被判點(diǎn)一定要在同一“坡”上．(2)在利用微平移法的時(shí)候，重在“微”字

9、，Δt一定要短，Δx一定要小，兩圖象能分開即可．,如圖12－2－7所示為一列簡諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，已知質(zhì)點(diǎn)A在此時(shí)刻的振動(dòng)方向如圖中箭頭所示，則以下說法中正確的是 (　　)．,【變式1】,圖12－2－7,A．波向左傳播，質(zhì)點(diǎn)B向下振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)C 向上振動(dòng)B．波向右傳播，質(zhì)點(diǎn)B向上振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)C向下振動(dòng)C．波向左傳播，質(zhì)點(diǎn)B向上振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)C向上振動(dòng)D．波向右傳播，質(zhì)點(diǎn)B向下振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)C向下振動(dòng)

10、解析　解決該題有許多方法，現(xiàn)用“上下波”法判斷，若波向右傳播，則A質(zhì)點(diǎn)處于下坡，應(yīng)向上振動(dòng)．由此可知波向左傳播．同理可判斷C向上振動(dòng)，B向上振動(dòng)，故C正確．答案　C,如圖12－2－8甲所示中的y－x圖線表示一列簡諧波在沿x軸方向傳播時(shí)的波形圖，若以圖12－2－8甲所示情況為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，那么y－t圖線應(yīng)表示的是 (　　)．,波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象的關(guān)系,【典例2】,圖12－2－8,A．當(dāng)這列波沿x軸正方向傳播時(shí)，是表示a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象

11、　B．當(dāng)這列波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí)，是表示a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象C．當(dāng)這列波沿x軸正方向傳播時(shí)，是表示b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象D．當(dāng)這列波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí)，是表示b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象解析　根據(jù)波的傳播方向，確定質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，進(jìn)而畫出該點(diǎn)的振動(dòng)圖象．如果這列波沿x軸正向傳播，a點(diǎn)應(yīng)向上運(yùn)動(dòng)，b點(diǎn)應(yīng)向下運(yùn)動(dòng)，這樣振動(dòng)圖象表示的是a點(diǎn)；如果這列波沿x軸負(fù)向傳播，a點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)、b點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)圖象表示的是b點(diǎn)，故A、D正確．答案　AD,借題發(fā)揮　振

12、動(dòng)圖象與波的圖象的區(qū)別：①波的圖象和振動(dòng)圖象是根本不同的，波的圖象描述的是介質(zhì)中的“各質(zhì)點(diǎn)”在“某一時(shí)刻”離開平衡位置的位移；而振動(dòng)圖象描述的是“一個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“各個(gè)時(shí)刻”離開平衡位置的位移．②坐標(biāo)軸所表示的物理量：波動(dòng)圖象中的橫軸x表示介質(zhì)中各個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，縱軸y表示各個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的位移；振動(dòng)圖象的橫軸t表示一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的時(shí)間，縱軸y表示這個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)各個(gè)不同時(shí)刻的位移．,一列簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，圖12－2－

13、9甲是t＝1 s時(shí)的波形圖，圖12－2－9乙是波的某振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間變化的振動(dòng)圖線(兩圖用同一時(shí)間起點(diǎn))，則圖12－2－9乙可能是圖12－2－9甲中哪個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖線 (　　)．,【變式2】,圖12－2－9,A．x＝0處的質(zhì)點(diǎn) B．x＝1 m處的質(zhì)點(diǎn)C．x＝2 m處的質(zhì)點(diǎn) D．x＝3 m處的質(zhì)點(diǎn)解析　當(dāng)t＝1 s時(shí)，由圖乙振動(dòng)圖線可知，質(zhì)點(diǎn)在t＝1 s在平衡位置，正要沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，由圖甲波動(dòng)圖線沿x軸負(fù)方向傳

14、播判斷x＝0點(diǎn)在平衡位置正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)A正確．答案　A,【典例3】,波的圖象的畫法,圖12－2－10,借題發(fā)揮　本題我們采用了“平移法”，在已知波速的情況下，由公式Δx＝vΔt可得經(jīng)Δt時(shí)間后波向前移動(dòng)的距離Δx，把波形平移Δx即可得Δt時(shí)間后的波形圖，注意，當(dāng)Δx＝kλ＋Δx0時(shí)，只需將波形沿波的傳播方向平移Δx0即可得Δt時(shí)間后的波形圖，這就是所謂的“去整留零平移法”．當(dāng)然也可以采用“特殊點(diǎn)法”．,如圖12－2－11

15、所示，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，實(shí)線和虛線分別表示t1＝0和t2＝0.5 s(T＞0.5 s)時(shí)的波形．能正確反映t3＝7.5 s時(shí)波形的是圖 (　　)．,【變式3】,圖12－2－11,答案　D,關(guān)于如圖12－2－12所示的波形圖，下列說法中正確的是 (　　)．A．此列波的振幅是0.1 mB．x＝15 cm處質(zhì)點(diǎn)的位移是0.1 mC．若質(zhì)點(diǎn)A的速度沿y軸正方向，則 質(zhì)點(diǎn)B的速度亦沿y軸正方向,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方

16、向與波傳播方向的關(guān)系,圖12－2－12,D．質(zhì)點(diǎn)A的加速度為沿y軸負(fù)方向，而B、C的加速度沿y 軸正方向,1.,答案　ACD,取向上為質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的正方向，得到如圖12－2－13所示的兩個(gè)圖象，則圖線上A、B兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向是 (　　)．,波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象的關(guān)系,圖12－2－13,A．A點(diǎn)向下 B．A點(diǎn)向上 C．B點(diǎn)向下 D．B點(diǎn)向上,2．,解析　甲圖表示的是波的圖象，由于波沿x軸負(fù)方向傳播，所以圖中

17、質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)方向向下．A正確，B錯(cuò)誤；乙圖表示的是振動(dòng)圖象，在圖中B所對應(yīng)的時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)向下運(yùn)動(dòng)(因?yàn)橄乱粫r(shí)刻位移為負(fù)值)，C正確，D錯(cuò)誤．答案　AC,3．一列沿x軸正方向傳播的橫波在某一時(shí)刻的波形圖象如圖12-2-14所示，已知波的傳播速度是16 m/s.(1)指出這列波中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅是多少．(2)畫出再經(jīng)過0.125 s時(shí)的波形圖象．,波的圖象的畫法,圖12－2－14,解析　通過圖象讀出振動(dòng)的最大位移——振幅，利用波傳