科教版选修3－4 2.2 波的图像 课件（40张）.ppt

1 波的图像描述的是在波动中 一系列质点在同一时刻相对于平衡位置的位移图像 2 由波的图像可以直接得出各质点振动的振幅 波长 该时刻各质点振动的位移及加速度方向 3 知道波的传播方向 可以判断各质点在某时刻的振动 速度 方向 知道各质点在同一时刻的振动方向 也可判断出波的传播方向 1 横波图像的画法 1 建立坐标系 用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的 纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的 平衡位置 位移 2 选取正方向 规定位移的方向为正值 为负值 3 描点 把某一时刻所有质点的画在坐标系里 4 连线 用把坐标系中各质点的位移坐标点连接起来就是这时的横波的图像 向上 向下 位移 平滑曲线 2 横波图像的物理意义描述了离波源不同距离的各振动质点在某一时刻的位置 3 横波图像的特点简谐波的波形为曲线 正弦 重点诠释 1 横波的图像的理解 1 横波的图像是某一时刻介质中各个质点偏离平衡位置的位移情况 可以将波的图像比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的 集体照 2 简谐波的图像是正 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 3 横波的图像的周期性 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 则不同时刻波的图像不同 质点的振动位移做周期性变化 则波的图像也做周期性变化 经过一个周期 波的图像复原一次 4 横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 也有可能沿x轴负向传播 具有双向性 3 波的传播方向与质点振动方向的几种互判方法 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 如图所示 2 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 如图所示 3 同侧法在波的图像上的某一点 沿竖直方向画出一个箭头表示质点运动方向 并在同一点沿水平方向画一个箭头表示波的传播方向 那么这两个箭头总是在曲线的同侧 如图所示 若波向右传播 则p向下运动 4 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 此刻质点振动方向也就知道了 如图所示 1 简谐横波某时刻的波形图如图所示 由此图可知 a 若质点a向下运动 则波是从左向右传播的b 若质点b向上运动 则波是从左向右传播的c 若波从右向左传播 则质点c向下运动d 若波从右向左传播 则质点d向上运动 解析 方法一 带动法 若质点a向下运动 则质点a是由其右侧邻近质点带动的 波源位于右侧 波向左传播 故a错误 同理 b正确 若波从右向左传播 则质点c d均应由其右侧邻近质点带动 其右侧质点位于c d上方 所以质点c d均向上运动 故c错误 d正确 方法二 微平移法 若质点a向下运动 下一时刻a的位移比此刻位移略小 则下一时刻波形如图中虚线所示 可见波从右向左传播 选项a错误 同理可判定选项b正确 若波从右向左传播 虚线波就可看成下一时刻的波形 由图可见质点c d均向上运动 故选项c错误 d正确 答案 bd 某一质点 各质点 平衡位置 各时刻 重点诠释 振动图像和波动图像从图形上看好像没有什么区别 但实际上它们有本质的区别 1 物理意义不同振动图像表示同一质点在不同时刻的位移 波动图像表示介质中的各个质点在同一时刻的位移 2 图像的横坐标表示的物理量不同振动图像的横坐标表示时间 波动图像的横坐标表示距离 3 比较 2 如图所示 根据甲 乙两图 分别判断它们属于何种图像 a 甲是振动图像 乙是波的图像b 甲是波的图像 乙是振动图像c 都是波的图像d 都是振动图像解析 波的图像的横坐标为各质点的平衡位置 振动图像中横坐标为时间 答案 a 例1 如图为一列沿x轴正方向传播的简谐波在某个时刻的波形图 下列关于该列波的说法中正确的是 a 该简谐波的振幅是4cmb 质点p此时正向上运动c 质点p此时正向下运动d 该简谐波的波长为3m 思路点拨 解答本题时应注意以下两点 1 正确理解图像的物理含义 2 能够根据波的图像和传播方向确定各质点的振动方向 解析 由图像不难发现 该简谐波的振幅为4cm 所以选项a正确 波沿x轴正方向传播 由此可确定质点p的振动方向向上 选项b正确 选项c错误 由所给图像读出该简谐波的波长为2m 选项d错误 答案 ab 1 如图所示 是一列简谐横波在某时刻的波形图 若此时质点p正处于加速运动过程中 则此时 a 质点q和质点n均处于加速运动过程中b 质点q和质点n均处于减速运动过程中c 质点q处于加速运动过程中 质点n处于减速运动过程中d 质点q处于减速运动过程中 质点n处于加速运动过程中 解析 质点p正在加速 表明p正向平衡位置运动 即向y负方向运动 由此可知该波向 x方向传播 q n均向y轴正方向运动 q远离平衡位置 正在减速 n向平衡位置运动 正在加速 故d项正确 答案 d 例2 图甲为一列简谐横波在t 0 10s时刻的波形图 p是平衡位置为x 1m处的质点 q是平衡位置为x 4m处的质点 图乙为质点q的振动图像 则 a t 0 15s时 质点q的加速度达到正向最大b t 0 15s时 质点p的运动方向沿y轴负方向c 从t 0 10s到t 0 25s 该波沿x轴正方向传播了6md 从t 0 10s到t 0 25s 质点p通过的路程为30cm 思路点拨 解答本题时应注意以下两点 1 由图乙确定q点在0 10s时的振动方向 2 质点p的振动路程与振幅大小的关系 答案 ab 借题发挥 1 波的图像与振动图像外形上很相似 辨别它们时要看图像的横坐标是时间t还是位移x 2 简谐波中的所有质点都做简谐运动 它们的振幅 周期均相同 3 求解两种图像结合问题的技巧是要从一种图像中找到某一质点的振动信息 再根据该质点的振动信息 题设条件和相应的物理规律推知另一种图像及相关情况 2 一简谐机械波沿x轴正方向传播 周期为t 波长为 若在x 0处质点的振动图像如图所示 则该波在t t 2时刻的波形曲线为图中的 答案 a 例3 一列简谐横波图像如图所示 t1时刻的波形如图中实线所示 t2时刻的波形如图中虚线所示 已知 t t2 t1 0 5s 求 1 这列波的可能的波速表达式 2 若波向左传播 且3t t 4t 波速为多大 3 若波速v 68m s 则波向哪个方向传播 思路点拨 解答本题时应注意以下两点 1 题中没有表明波传播的具体方向 2 题中没有表明 t与t的大小关系 答案 1 当波向右传播 v 4 4n 1 m s n 0 1 2 当波向左传播 v 4 4n 3 m s n 0 1 2 2 60m s 3 向右 借题发挥 解决由双向性及周期性带来的多解问题的一般思路是 1 首先考虑双向性 若题目未告知波的传播方向或没有其他条件暗示 应首先按波传播的可能性进行讨论 2 对设定的传播方向 确定 t和t的关系 一般先确定最简单的情况 即一个周期内的情况 然后在此基础上加nt 3 应注意题目是否有限制条件 如有的题目限制波的传播方向 或限制时间 t大于或小于一个