高中物理 第十二章 机械波 第2节 波的图象课件 新人教版选修34.ppt

第十二章 第2节 新知预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 随堂检测归纳小结 课下作业综合提升 要点一 要点二 要点三 1 知道波的图象 知道横 纵坐标各表示什么物理量 知道什么是简谐波 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 3 根据某一时刻的波的图象和波的传播方向 能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 4 了解波的图象的物理意义 能区别简谐波与简谐运动两者的图象 1 波的图象的作法 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 2 选取正方向 选取质点振动的某一个方向为正方向 x轴一般为正 3 描点 把某一时刻所有质点的画在坐标系里 4 连线 用一条的曲线把坐标系中各质点的位移坐标点连接起来就是这时的 平衡位置 位移 y轴 向右 位移 平滑 波的图象 2 波的图象的物理意义及特点 1 物理意义 波的图象描述的是介质中各个质点偏离平衡位置的位移情况 2 波的图象特点 某一时刻 3 简谐波 波的图象是正弦曲线的波 关键一点 简谐波传播时 介质中各质点振动的周期都相同 都等于波源的振动周期 1 关于波的图象的物理意义 下列说法正确的是 a 表示某一时刻某一质点的位移b 表示各个时刻某一质点的位移c 表示某一时刻各个质点的位移d 表示各个时刻各个质点的位移解析 波的图象表示的是介质中的各个质点在某一时刻离开各自的平衡位置的位移情况 故c正确 答案 c 2 根据图12 2 1甲 乙两图 分别判断它们属于何种图象 图12 2 1 a 甲是波的图象b 甲是振动图象c 乙是波的图象d 乙是振动图象解析 波动图象的横轴为长度轴 振动图象的横轴为时刻轴 故甲为波动图象 乙为振动图象 a d正确 答案 ad 3 图12 2 2是一列横波某时刻t0的波形图 试根据波形图回答下列问题 1 该时刻加速度最大的质点有哪几个 2 速度最大的质点有哪几个 3 如果这列波沿x轴负方向传播 质点3受到的合外力方向如何 图12 2 2 解析 1 加速度最大的质点一定是位移最大的质点 所以该时刻质点2 6 10 14的加速度最大 但方向不相同 2 该波是简谐波 质点做简谐运动 因此处在平衡位置的质点速度最大 分别是质点0 4 8 12 16 3 质点3在做简谐运动 此时它具有正向位移 由f kx知 它受到的合外力方向沿y轴负方向 答案 见解析 1 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 可借用 定格 这一比喻加深理解 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 3 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 4 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 名师点睛 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得晚 1 一列沿x轴正方向传播的横波在某一时刻的波形图象如图12 2 3所示 已知波的传播速度是16m s 1 指出这列波中质点振动的振幅是多少 2 画出再经过0 125s时的波形图象 审题指导 1 波的传播方向上各质点的振幅均相同 2 可应用平移法画出再经过 t时的波形图象 图12 2 3 解析 通过图象读出振动的最大位移 振幅 利用波传播的速度公式计算出在0 125s内波传播的位移 利用平移法做出图象 1 由图象可以看出 质点振动的最大位移是10cm 因此振幅是10cm 2 经0 125s波形沿x轴正方向移动的距离为 x v t 16 0 125m 2m 所以经过0 125s后的波形图象如图中的虚线所示 答案 见解析 因波的图象经过nt时波形不发生变化 故波形错移一定是由小于一个周期的时间引起的 由 t nt t 只要平移波形 x v t 即可得到经 t后的波形图象 已知质点的振动方向来判断波的传播方向或已知波的传播方向来判断质点的振动方向时 依据的基本规律是横波的形成与传播的特点 常用方法有 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12 2 4所示 图12 2 4 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12 2 5所示 图12 2 5 3 同侧法在波的图象上的某一点 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12 2 6所示 若波向右传播 则p向下运动 图12 2 6 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12 2 7所示 名师点睛 实际应用时掌握上述方法中的一种或两种即可 其中 上下坡法 和 同侧法 较为常用 图12 2 7 2 简谐横波某时刻的波形图线如图12 2 8所示 由此可知 1 若质点a向下运动 则波向什么方向传播 2 若质点b向上运动 则波向什么方向传播 3 若波从右向左传播 则质点c向什么方向运动 审题指导 在给出的波形图上 根据 同侧法 在研究的质点上同时画出质点的振动方向和波的传播方向即可求解 图12 2 8 解析 1 先在a质点上标出向下的振动方向 如图所示 根据 同侧法 波的传播方向一定向左 2 先在b质点上标出向上的振动方向 再根据 同侧法 画出与振动方向垂直的波的方向 则波向右传播 3 先在c质点上标出波的传播方向 向左 根据 同侧法 可知c质点振动方向一定向上 答案 1 向左 2 向右 3 向上 在同侧法中标出了某质点的两个方向 即质点的振动方向和波的传播方向 这仅是一种处理问题的方式 实际的质点并不是同时参与了两处运动 振动图象和波动图象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象表示同一质点在不同时刻的位移 波动图象表示介质中的各个质点在同一时刻的位移 2 图象的横坐标表示的物理量不同振动图象的横坐标表示时间 波动图象的横坐标表示距离 3 比较 名师点睛 1 波动图象与振动图象外形上很相似 辨别它们时要看图象的横坐标是时间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 如图12 2 9甲所示的y x图线表示一列简谐波在沿x轴方向传播时的波形图 若以图乙所示情况为计时起点 那么y t图线应表示的是 图12 2 9 a 当这列波沿x轴正方向传播时 是表示a质点的振动图象b 当这列波沿x轴负方向传播时 是表示a质点的振动图象c 当这列波沿x轴正方向传播时 是表示b质点的振动图象d 当这列波沿x轴负方向传播时 是表示b质点的振动图象 审题指导 已知条件是波的图象 要分析质点的振动情况 需利用振动方向和波动方向关系 分析问题 解析 根据波的传播方向 确定质点的振动方向 进而画出该点的振动图象 如果这列波沿x轴正向传播 a