高中物理 2.2 波的图像课件 教科版选修34.ppt

高中物理 选修3 4 教科版 第二章机械波2 2波的图像 目标定位 1 知道什么是波的图像 知道图像中纵 横坐标各表示的物理量 能说出图像中蕴含的信息 2 能区分振动图像和波动图像 3 根据某一时刻波的图像和波的传播方向能画出下一时刻和前一时刻的波的图像 并能指出图像中各个质点在该时刻的振动方向 一 横波的图像1 若以横坐标x表示在波的传播方向上各质点的 纵坐标y表示各个质点偏离平衡位置的位移 规定位移的方向向上为正值 向下为负值 则在xoy坐标平面上 描出该时刻各质点的位置 x y 用平滑曲线将各点连接起来 就得到这一时刻横波的图像 波的图像有时也称为波形图 简称波形 2 正弦波 波形图是的波 又称为正弦波 预习导学 平衡位置 该时刻 正弦曲线 二 波的图像与振动图像的比较1 波的图像表示波传播时在介质中的位置相对于平衡位置的位移 2 振动图像表示振动的过程中 相对于平衡位置的位移 想一想为了区分波的图像与振动图像 你可以用什么形象来描述它们 答案波的图像相当于一群人的一张照片 振动图像相当于该群人中某个人的一段录像 预习导学 某一时刻 各质点 某一质点 各时刻 一 波的图像的理解和应用由波的图像可获取的信息1 直接读出波长 若已知波速 可计算出周期 频率 或已知周期 频率可计算出波速 2 直接读出该时刻各质点的位移 间接判断回复力 加速度情况 3 介质中各质点的振幅 课堂讲义 课堂讲义 4 已知波的传播方向 可知质点的振动方向 常用方法有 1 带动法 原理 先振动的质点带动邻近的后振动质点 方法 在质点p靠近波源一方附近的图像上另找一点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2 3 1所示 图2 3 1 课堂讲义 2 上 下坡法 如图2 3 2所示 沿波的传播方向 上坡 的质点向下振动 如d e f 下坡 的质点向上振动 如a b c 简称 上坡下 下坡上 图2 3 2 课堂讲义 3 同侧法 质点的振动方向与波的传播方向在波的图像的同一侧 图2 3 3 课堂讲义 5 已知质点的振动方向 可知波的传播方向 仍是上述几种方法 只需将判定的程序倒过来 反其道而行之 课堂讲义 例1 一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波 波速为4m s 某时刻波形如图2 3 4所示 下列说法正确的是 图2 3 4 课堂讲义 a 这列波的振幅为4cmb 这列波的周期为1sc 此时x 4m处质点沿y轴负方向运动d 此时x 4m处质点的加速度为0 答案d 课堂讲义 借题发挥由波的图像可直接看出波长 该时刻沿波的传播方向上各质点的位移和各质点的振幅 可以判断出各质点该时刻的加速度方向 可以由波速计算周期 频率或由周期 频率计算波速 利用波的传播方向判断任一质点的振动方向或利用任一质点的振动方向判断波的传播方向的方法很多 但只要正确理解并掌握其中的一至两种 并能够熟练应用即可 课堂讲义 例2 一列横波在某一时刻的波形图如图2 3 5所示 x 0 3m处的p点此时运动方向沿y轴的负方向 并经过0 2s第一次到达波峰 由此判断 图2 3 5 课堂讲义 a 波沿x轴正方向传播 波速大小为0 5m sb 波沿x轴正方向传播 波速大小为3 5m sc 波沿x轴负方向传播 波速大小为0 5m sd 波沿x轴负方向传播 波速大小为3 5m s 课堂讲义 答案d 课堂讲义 课堂讲义 2 波形平移法在已知波的传播速度的情况下 由 x v t可得经 t时间后波向前移动的距离 x 把图像沿传播方向平移 x即得到相对应的图像 课堂讲义 图2 3 6 课堂讲义 课堂讲义 课堂讲义 借题发挥本题我们采用了 平移法 在已知波速的情况下 由公式 x v t可得经 t时间后波向前移动的距离 x 把波形平移 x即可得 t时间后的波形图 注意 当 x k x0时 只需将波形沿波的传播方向平移 x0即可得 t时间后的波形图 这就是所谓的 去整留零平移法 当然也可以采用 特殊点法 课堂讲义 三 振动图像与波动图像的比较 课堂讲义 例4 根据图2 3 7甲 乙所示 分别判断下列说法正确的是 图2 3 7 课堂讲义 a 甲是振动图像 乙是波动图像b 甲是波动图像 乙是振动图像c 甲中a质点向下振 乙中b时刻质点向下振d 甲中a质点向上振 乙中b时刻质点向下振解析波动图像的横坐标为波的传播方向上各质点的平衡位置 振动图像的横坐标为时间 故a错 b对 甲中a质点被其左侧的质点带动向上振 乙中b时刻后位移由零变为负值 故向下振 所以c错 d对 答案bd 课堂讲义 借题发挥振动图像与波的图像的区别 1 波的图像和振动图像是根本不同的 波的图像描述的是介质中的 各质点 在 某一时刻 离开平衡位置的位移 而振动图像描述的是 一个质点 在 各个时刻 离开平衡位置的