2017-2018学年高中物理第十二章机械波第2节波的图象学案新人教版选修.doc

12.2波的图象学 习 目 标知 识 脉 络1.知道波的图象中横、纵坐标各表示什么物理量2知道什么是波的图象，能在简谐波的图象中读出质点振动的振幅、波长、周期等物理量3能根据某一时刻波的图象和波的传播方向，画出下一时刻和前一时刻的波的图象，并能指出图象中各个质点在该时刻的振动方向(重点)4通过对波的图象的意义的了解，培养应用数学工具表达物理关系的能力.波的图象1波的图象的作法(1)建立坐标系：以横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示该时刻各质点偏离平衡位置的位移(2)选取正方向：规定位移的方向向上为正值，向下为负值(3)描点：把该时刻各质点的位置画在坐标系里(4)连线：用平滑曲线将各点连接起来就得到了这一时刻横波的图象2横波图象的物理意义：波的图象直观地表明了离波源不同距离的各振动质点在某一时刻的位置3横波图象的特点：简谐波的波形为正弦曲线1波的图象描述了某一时刻各质点离开平衡位置的位移情况()2只有横波才能画出波的图象()3简谐波中各质点做的是简谐运动()1为什么不同时刻波的图象的形状不同？【提示】在波的传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，不同时刻质点的位移不同，故不同时刻波的图象不同2波中各质点做简谐运动，是一种变加速运动，是否说明波的传播也是变加速运动？【提示】不能虽然质点做变加速运动，但是在均匀介质中波是匀速传播的1对波的图象的理解(1)波的图象是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”可以将波的图象比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”(2)简谐波的图象是正(余)弦曲线，是最简单的一种波，各个质点振动的最大位移都相等，介质中有正弦波传播时，介质中的质点做简谐运动(3)横波的图象形状与波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布相似，波形中的波峰即为图象中的位移正向的最大值，波谷即为图象中的位移负向的最大值，波形中通过平衡位置的质点在图象中也恰处于平衡位置2波的图象的周期性在波的传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，不同时刻质点的位移不同，则不同时刻波的图象不同质点的振动位移做周期性变化，则波的图象也做周期性变化经过一个周期，波的图象复原一次3波的传播方向的双向性如果只知道波沿x轴传播，则有可能沿x轴正向传播，也可能沿x轴负向传播，具有双向性1如图1221所示为一列向右传播的简谐横波在某个时刻的波形，由图象可知()图1221A质点b此时位移为零B质点b此时向y方向运动C质点d的振幅是2 cmD质点a再经过通过的路程是4 cmE质点a再经过偏离平衡位置的位移是4 cm【答案】ACD2如图1222为某一向右传播的横波在某时刻的波形图，则下列叙述中正确的是() 【导学号：23570047】图1222A经过半个周期，质点C将运动到E点处B M点和P点的振动情况时刻相同CA点比F点先到达最低位置DB点和D点的振动步调相反EA点和E点的振动步调相同【答案】CDE3.如图1223所示为一波形图，波沿x轴负方向传播，就标明的质点而言，速度为正、加速度为负的质点是_图1223【答案】S对波的图象的三点说明(1)在某一时刻各质点的位移不同，但各质点的振幅是相同的(2)每一质点的振动规律相同，只是后一质点比前一质点振动的晚(3)某时刻波的图象与经过一段时间后波的图象十分相似，不同的是波的图象沿波的传播方向又延伸了一段距离而已振动图象与波动图象的对比1由波的图象可获取的信息知道了一列波在某时刻的波形图象，如图1224所示，能从这列波的图象中了解到波的情况主要有以下几点：图1224(1)可以直接看出在该时刻沿传播方向上各质点的位移图线上各点的纵坐标表示的是各点在该时刻的位移如图线上的M点的位移是2_cm.(2)可以直接看出在波的传播过程中介质中各质点的振幅A，即波的图象上纵坐标最大值的绝对值，图中的振幅A4_cm.(3)可以判断出沿传播方向上各质点在该时刻的运动方向2振动图象与波动图象的比较振动图象波动图象不同点物理意义表示一质点在各个时刻的位移表示某时刻各个质点的位移图象图象变化随时间延伸随时间推移比喻单人舞的录像抓拍的集体舞照片相同点及联系图象形状正弦曲线可获得的信息质点振动的振幅，位移、加速度的方向联系质点的振动是组成波动的基本要素1波的图象是质点的运动轨迹()2由波的图象可以看出质点振动的振幅()3可以根据波的传播方向确定各质点某时刻的运动方向()1怎样从图形上区分振动图象和波动图象？【提示】振动图象的横坐标轴是时间，波动图象的横坐标轴是传播距离2振动图象和波动图象的物理意义有什么不同？【提示】振动图象表示一个质点在各个不同时刻的位移变化情况，波动图象表示某一时刻各个质点的位移波的传播方向和质点振动方向的判断质点振动方向跟波的传播方向存在着必然的联系，若知道波的传播方向，便知道波源的方位，任给一质点，我们均可判定它跟随哪些质点振动，便知道它的振动方向，反之亦然1上下坡法沿波的传播方向看，“上坡”的点向下运动，“下坡”的点向上运动，简称“上坡下，下坡上”，如图1225所示图12252带动法原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点方法：在质点P靠近波源一方附近的图象上另找一点P，若P在P上方，则P向上运动，若P在P下方，则P向下运动，如图1226所示图12263微平移法原理：波向前传播，波形也向前平移方法：作出经微小时间t后的波形，就知道了各质点经过t时间到达的位置，运动方向也就知道了，如图1227甲所示图12274同侧法质点的振动方向与波的传播方向在波的图象的同一侧如图1227乙所示，波向右传播5首首相对法横波是条正(余)弦线，峰点、谷点、临界点，传播、振动方向间，首首相对(或尾尾相对)“是必然”其意思是：峰点与谷点是振动方向改变的临界点，用箭头表示传播与振动方向，则在临界点画出的箭头必有“首首相对”(或尾尾相对)，如图1228所示图1228以上五种方法，都是以波的产生或传播作为依据，掌握这五种方法，有助于我们理解波的产生和传播，并且在以后解题中经常用到，我们应认真体会并掌握4.如图1229所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图，已知质点A在此时刻的振动方向如图中箭头所示，则以下说法中正确的是()图1229A波向左传播B波向右传播C质点B向上振动D质点B向下振动E质点C向上振动【答案】ACE5(2014北京高考)一简谐机械横波沿x轴正方向传播，波长为，周期为T.t0时刻的波形如图12210甲所示，a、b是波上的两个质点图乙是波上某一质点的振动图象. 【导学号：23570048】甲乙图12210At0时质点a的加速度最大Bt0时质点a的速度最大 Ct0时质点b的速度最大D图乙可以表示质点a的振动E图乙可以表示质点b的振动【答案】ACE6如图12211所示为一列简谐波在某一时刻的波形，求：图12211(1)该波的振幅；(2)已知该波向右传播，说明A，B，C，D各质点的振动方向【解析】(1)波的图象上纵坐标的最大值就是波的振幅；所以该波的振幅是5 cm.(2)由于该波向右传播，所以在A，B，C，D各质点