学粤教版选修34 2.2 机械波的图象描述 课件（2）（42张）.ppt

第二节机械波的图像描述 想一想 1 机械波的形成原因是什么 由于介质之间存在着相互作用力 作为波源的质点就带动周围质点振动 波源周围的质点获得能量后 再带动邻近质点振动 2 机械波的传播特点是什么 机械波在介质中传播时 介质中的质点只是在各自的平衡位置附近振动 并不随波的传播而迁移 它向前传播的是振动的形式和振动的能量 各质点在振动时有时间上的先后 4 机械波的分类及特点是什么 机械波分为横波和纵波 质点振动方向跟波的传播方向垂直的波叫横波 横波有波峰和波谷 质点振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波 叫纵波 纵波有疏部和密部 3 机械波的实质是什么 1 传播波源的振动形式 2 传播波源的能量和信息 简谐运动的振动图象 6 用什么方法得到的简谐运动的振动图象 频闪照片法描图记录法 5 振动图象的横坐标表示的是什么 纵坐标表示的是什么 横坐标 振动时间t 纵坐标 振子相对于平衡位置的位移 机械波在传播过程中 介质中的大量质点都在平衡位置附近重复波源的振动 但由于他们振动步调不一致 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 可以应用图象的方法 即用图象来描述波在传播过程中某时刻的运动情况 第二节波的图象 一 波的图象的绘制 1 我们可以用照像机把波的形状摄下来 就是按下快门瞬间各个质点离开各自平衡位置时的情形 我们就把这些质点连成曲线 就是该时刻的波的图象 如何绘制图象 2 实验 列表 建立坐标系 描点 连线 横波动画展示 1 建立平面坐标系 确定各轴所表示的物理量横坐标 表示在波的传播方向上介质中各质点的平衡位置纵坐标 表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移 波动情况的图象表示法 2 根据已知条件描点 3 纵坐标和横坐标都是同一时刻的空间坐标 连接各位移矢量的末端所得到的平滑曲线就形成了波的图象 波动情况的图象表示法 波的图象是在波的传播方向上 介质中各振动质点在某一时刻的波形图 简称波形 本图中规定位移的方向向上为正方向 甲横波的图象乙绳上的横波 2 简谐波 波形图象是正弦曲线或余弦曲线的波叫正弦波 也叫简谐波 2 简谐波是一种最基本 最简单的波 1 简谐波的波源做的是简谐振动 出现正 余弦两种曲线是由于所选计时起点不同 以平衡位置开始计时 得到的是正弦曲线 如果以物体在最大位移处开始计时 则得到的是余弦曲线 简谐波是一种理想化模型 传播过程中无能量损失 实际上离波源越远能量越小振幅越小 二 波的图象的物理意义 波的图象表示了怎样的物理意义 波的图象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 由波的图象的画法可以知道 对横波而言图象反映了某时刻介质中各个质点在空间的实际分布情况 本图中规定位移的方向向上为正方向 甲横波的图象乙绳上的横波 从波的图象上可获取哪些物理信息 a 可以直接看出在该时刻沿传播方向上各个质点的位移大小和方向方法是 找到图线上各点的纵坐标 则该纵坐标的值表示的是各点在该时刻的位移 b 可以看出在波的传播过程中介质中各质点的振幅a方法是 波动图线上纵坐标最大值的绝对值就是介质中各质点的振幅 c 某一时刻各质点的加速度 回复力的方向以及不同质点加速度 回复力的大小关系 三 波的图象与振动图象的区别 振动图象 波的图象 振动图象 波动图象 项目 图象 研究对象 一个振动质点 所有振动质点 研究内容 一个质点的位移随时间的变化规律 某时刻所有质点的空间分布规律 物理意义 反映一个质点在各个时刻的位移 反映某一时刻各个质点的位移 周期性 横轴上一段完整曲线的距离表示一个周期t 横轴上一段完整曲线的距离表示一个波长 运动特点 简谐运动 单个质点 简谐运动整体 匀速直线运动 由图直接读出 振幅a 波长 振幅a 周期t t s 比喻为一质点的 传记记录卡 比喻为一个质点的 录象带 比喻为无数质点某一时刻的 特写镜头 比喻为无数质点某一时刻拍摄的 照片 x m t 四 波的图象的应用 从波的图象上可获得的物理信息 a y m x m 12345678 0 b 0 10 a v a v 1 该时刻沿波的传播方向上各个质点的位移 2 各个质点的振幅a 3 能根据波的传播方向判断各个质点在该时刻的运动方向 加速度方向及其变化情况 4 可以画出另一时刻的波形图 主要题型之一 波的传播方向 质点的振动方向以及波形图三者知其二 而求其一 主要方法 三角形法 三角形顶部表示波峰或波谷 例题1 如图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图 试求出波形图上a b c d四个质点的振动方向 如果这列波是向左传播的 则这四个质点的振动方向又如何 例题2 如图所示为一列简谐波在某时刻的波形图 已知图象上某点的振动方向如图所示 试求这列波的传播方向 答案 向左传播 如果这个质点的振动方向向上 则波的传播方向又如何 如果已知这个质点做减速运动 则波的传播方向又如何 b a c g d f e h i 主要题型之二 由波的传播方向及某时刻的波形图 求波在另一时刻的波形图 1 描点作图法 2 图象平移法 已知波的传播方向和波速 根据某一时刻波的图象求任一时刻波的图象 已知波在t时刻的图象则使波的图象沿波的传播方向移动v t的距离 就得到了t t时刻波的图象 例题3 某一简谐横波在t 0时刻的波形图如图的实线所示 若波向右传播 画出t 4后和5t 4前两个时刻的波的图象 t 4后的波形图 5t 4前的波形图 练习1 如图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图 试画出再经过t 4 3t 4和5t 4时的波形图 试画出该时刻前t 4 3t 4和5t 4时刻的波形图 连接各位移矢量的末端所得到的平滑曲线就形成了波的图象 波形图象是正弦曲线或余弦曲线的波叫正弦波 也叫简谐波 1 波的图象如何画出 2 简谐波 3 图象的物理意义 波的图象表示介质中的各个质点在同一时刻偏离各自平衡位置的位移 4 从图象上获取的物理信息及图象的应用 振幅a波长 任一点的位移求任一时刻的波形图已知波的传播方向判断任一点的振动方向已知质点的振动方向判断波的传播方向 5 振动图象与波动图象的区别 1 下图为一横波在某一时刻的波形图 已知f质点此时的运动方向如下图所示 则 a 波向右传播b 质点h的运动方向与质点f的运动方向相同c 质点c比质点b先回到平衡位置d 质点c在此时的加速度为零 c 2 如图所示为一列向右传播的简谐波的波形图 求 图中a b c d e各质点的振动情况 a 振动向下b 振动向上c 振动向上d 振动向下e 振动向下 3 如图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图 试求出波形图上a b c d四个质点的振动方向 如果这列波是向左传播的 则这四个质点的振动方向又如何 4 如图所示为简谐波在某一时刻的波形图 已知此时质点a正向上运动 由此可断定 a 向右传播 且此时质点b正向上运动b 向右传播 且此时质点c正向下运动c 向左传播 且此时质点d正向上运动d 向左传播 且此时质点e正向下运动 c 5 一列波沿水平方向传播 某时刻的波形如图所示 则图中a b c d四点在此时刻具有相同运动方向的是 a a和cb b和cc a和dd b和d bc 6 根据图所列的两图形 分别判断它们属于何种图形 a 甲是振动图形 乙是波动图形b 甲是波动图形 乙是振动图形c 都是波动图形d 都是振动图形 a 甲 乙 acd 8 一列横波沿绳子向右传播 某时刻绳子形成如图所示的凹 凸形状 对此时绳上a b c d e五个质点 a 它们的振幅相同b 其中d和e的速度方向相同c 其中a和c的速度方向相同d 从此时算起 b比c先回到平衡位置 a abc 9 一列简谐波在x轴上传播 某时刻波形如图 已知此时质点f运动方向向y轴