高二物理 波的图象 ppt.ppt

波的图象 复习提问 1 什么是机械波 2 产生机械波的条件是什么 3 机械波的形成原因是什么 4 机械波的传播特点是什么 5 机械波分哪二种 各有什么特点 引入 机械波是机械振动在介质里的传播过程 从波源开始 随着波的传播 介质中的大量质点先后开始振动起来 虽然这些质点只在平衡位置附近做重复波源的振动 但由于它们振动步调不一致 所以 在某一时刻介质中各质点对平衡位置的位移各不相同 为了从总体上形象地描绘出波的运动情况 物理学中采用了波的图象 第二节波的图象 一 波的图象1 在平面直角坐标系中横坐标x 纵坐标y 表示在波的传播方向上各质点的平衡位置与参考点的距离 表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移 图1中甲表示某一时刻绳上的一列横波 乙是它的图象 x m y m 2 图象的特点 形状和波在传播过程中介质中各质点某一时刻的分布形成相似 3 图象的物理意义 表示介质中的各个质点在同一时刻偏离各自平衡位置的情况 4 由波的图象可获得的信息 a y m x m 12345678 0 b 0 10 a v a v a 该时刻各个质点的位移 b 各个质点的振幅a c 能根据波的传播方向判断各质点在该时刻的运动方向 判断各质点在该时刻的运动方向的方法 1 带动法 前带后 后跟前 2 微平移法作出经微小时间 t t t 4 后的波形 就知道了各质点经过到达的位置 则运动方向就知道了 3 三角形法 形成方向顺次封闭的三角形 4 上下坡法 人向波源走 分上坡和下坡 5 波的图象的应用 1 由波的传播方向质点的振动方向 2 由波的传播方向画出 t后 前 的波形图 方法 t后 沿波的传播方向将整个波形图平移 x v t的距离 图2中虚线表示经过 t时间后的波的形状和各质点的位移 二 简谐波 1 什么是简谐波 2 简谐波的波形图有什么特点 为什么会出现两种不同的波形 3 简谐波的波源振动有什么特点 4 简谐波的各个质点的周期和振幅有什么关系 巩固练习 1 如图 为一简谐波某一时刻的波形图 若已知p点的振动方向向上 则这个波正向传播 2 如图 为一简谐波t 0时刻的波形图 试画出介质中的a质点在此后一段时间内的振动图象 1 两种图象的不同含义 振动图象和波的图象 1 横坐标轴和纵坐标轴的含义 2 图象中某一点所表示的含义 3 图象的整体含义 振动图象波的图象 振动图象和波的图象 2 图象随时间的演变情况 振动图象 1 两种图象的不同含义 振动图象和波的图象 3 判断质点运动方向的方法 2 图象随时间的演变情况 1 两种图象的不同含义 t1时刻质点向 x方向运动 质点a在向 y方向运动 振动图象和波的图象 3 判断质点运动方向的方法 2 图象随时间的演变情况 1 两种图象的不同含义 4 图象中两相邻同相点间距离的含义 t x t 0 振动图象 波的图象 y x 0 横波的图象与形成横波的质点的分布形状相似 故波的图象又叫波形图或波形曲线 纵波的图象较为复杂 不再深入讨论 简谐波的图象是一条正弦或余弦曲线 横波的图象特点 2 波的图象的物理意义波的图象表示介质中各质点在某一时刻 同一时刻 偏离平衡位置的位移的空间分布情况 在不同时刻质点振动的位移不同 波形也随之改变 不同时刻的波形曲线是不同的 从某种意义上讲 波的图象可以看作是 位移对空间的展开图 即波的图象具有空间的周期性 同时每经过一个周期波就向前传播一个波长的距离 虽然不同时刻波的形状不同 但每隔一个周期又恢复原来的形状 所以波在时间上也具有周期性 波具有空间周期性 时间周期性 3 从波的图象上可获取的物理信息例 如图3所示为一列简谐波在某一时刻的波的图象 求 1 该波的振幅和波长 2 已知波向右传播 说明a b c d质点的振动方向 3 画出经过t 4后的波的图象 解 1 振幅是质点偏离平衡位置的最大位移 波长是两个相邻的峰峰或谷谷之间的距离 所以振幅a 5cm 波长 20m 2 根据波的传播方向和波的形成过程 可以知道质点b开始的时间比它左边的质点a要滞后一些 质点a已到达正向最大位移处 所以质点b此时刻的运动方向是向上的 同理可判断出c d质点的运动方向是向下的 3 由于波是向右传播的 由此时刻经t 4后波的图象 即为此时刻的波形沿波的传播方向推进 4的波的图象 如图4所示 讨论 1 若已知波速为20m s 从图示时刻开始计时 说出经过5s c点的位移和通过的路程 2 若波是向左传播的 以上问题的答案应如何 3 从波的图象可以知道什么 总结 从波的图象上可获取的物理信息是 1 波长和振幅 2 已知波的传播方向可求各个质点的振动方向 若已知某一质点的振动方向也可确定波的传播方向 三角形法 振动定义法 3 经过一段时间后的波形图或一段时间前的波形图 4 质点在一段时间内通过的路程和位移 4 巩固练习 一列简谐横波在x轴上传播 图5所示的实线和虚线分别为t1和t2两个时刻的波的图象 已知16m s 1 如果波是向右传播的 时间间隔 t2 t1 是多少 2 如果波是向左传播的 时间间隔 t2 t1 是多少 分析 1 从波形上看 t2时刻的虚线波形在t1时刻的实线波形的右侧1 4波长处 再考虑到波的周期性 所以时间间隔 t2 t1 是 n 1 4 t 2 同理 从波形上看 t2时刻的虚线波形在t1时刻的实线波形的左侧3 4波长处 再考虑到波的周期性 所以时间间隔 t2 t1 是 n 3 4 t 解 周期 t v 8 10 2 16 5 10 3s 1 波向右传播时 时间间隔 t2 t1 n