教科版选修3-4 2.3波的图像ppt课件

第三节波的图像 平衡位置 位移 回顾 从振动图象可以求哪些物理量 直接描述量 振幅A 图像的峰值 周期T 相邻两个位移为正的最大值或负的最大值之间的时间间隔 任意时刻的位移x 对应于图像上某一点的坐标 t x 间接描述量 频率 f 1 T 某段时间内位移 回复力 加速度 势能 动能的变化情况 振动图像描述了某一质点做简谐运动的物理过程中 位移随时间变化的规律 而机械波反映的是介质中的大量质点在波源的迫使下先后受迫振动 由于它们振动步调不一致 所以 在某一时刻介质中各质点相对平衡位置的位移各不相同 如何描述机械波在同一时刻各质点的位移 2 物理意义 反映同一时刻各质点偏离平衡位置的位移 一 波动的图象 1 波动的图像的作法 1 用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置 2 用纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移 3 特点 横波的波动图像是正弦或余弦图像 平衡位置 位移 自我思悟 波的图像是质点的运动轨迹吗 提示 波的图像不是描述质点的运动轨迹 它是描述在波的传播方向上的介质中的各质点在某一时刻偏离平衡位置的位移 例 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 表示某一时刻各个质点的位移C 表示各个时刻某一质点的位移D 表示各个时刻各个质点的位移答案 B 二 从波的图象上可获得哪些信息 1 各质点的振幅A 图像的峰值 也称为波的振幅 2 波长 相邻两个波峰或波谷之间的距离 3 各个质点在该时刻相对于平衡位置的位移 比如M点的位移是3cm 4 可比较任意两个质点位移 加速度 速度的大小和判断它们的方向的异同 比如波长 4m 自我思悟 波的图像外形上与振动图像相似 如何辨别它们 提示 可根据图像的横坐标的意义进行区别 若横坐标为时间t 表示振动图像 若横坐标为位置x 表示波的图像 比喻为一质点的 生活照 比喻为无数质点某一时刻拍摄的 集体照 三 波的图象的应用 1 根据波的传播方向确定各质点的振动方向 方法一 带动法 前带后 后重复前 步骤1 明确波的传播方向 确定波源方位 步骤2 在某质点P附近 紧挨着P点 图像上找它的前一质点P 步骤3 根据后重复前 从而确定振动方向 例1 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 题型1 已知波的传播方向和波形图判断质点的振动方向 方法二 微平移法 由于波向前传播 波形也向前匀速传播 所以做出经微小时间 t后的波形 即向V方向平移 X V t 就知道了各质点经过 t时间达到的位置 运动方向就可确定 思考 如果已知P点的振动方向向下 如何判断波的传播方向 P 方法三 上下坡法 将波的图像视为蜿蜒起伏的 山坡 沿波的传播方向看 上坡路段 上的各质点都向下振动 下坡路段 上的各质点都向上振动 简称 上坡下 下坡上 下坡上 上坡下 上坡下 P 2 根据质点的振动方向确定波的传播方向 方法步骤1 根据已知质点的振动方向 确定前一质点的位置 质点向下振动 前一质点在它的下方 反之在上方 步骤2 根据前一质点确定振源的方位 步骤3 根据振源的方位 从而确定波的传播方向 P 例2 如图所示为一列简谐波在某时刻的波形图 已知图形上某点的振动方向如图所示 试求这列波的传播方向 先找出两点 平衡位置和波峰及波谷特殊点 并确定其运动方向 然后确定经 t时间内这两点所达到的位置 最后按正弦规律画出新的波形 特殊点法 2 求波在任意时刻的波形图 图象平移法 经过时间 波在传播方向移动的距离 因此 把图象沿传播方向平移即得到相对应的图象 例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 例4 一列横波在x轴线上传播着 在t1 0和t2 0 005s时的波形曲线如图所示 1 求波长 振幅2 设周期大于 t2 t1 如果波向右传播 波速多大 如果波向左传播 波速多大 3 设周期小于 t2 t1 且波速为6000m s 求波的传播方向 答案 1 8m 0 2s2 V右 400m s V左 1200m s3 向左 3 波的多解问题 原因 周期性与双向性 练习 如图所示的实线是某时刻的波形图象 虚线是经过0 2s时的波形图象 假设波向左传播 求它传播的可能距离 若这列波向右传播 求它的最大周期 假定波速是35m s 求波的传播方向 练习 图中实线和虚线分别是x轴上传播的一列简谐横波在t 0和t 0 03s时刻的波形图 x 1 2m处的质点在t O 03s时刻向y轴正方向运动 则 A 该波的频率可能是125HzB 该波的波速可能是lOm sC t 0时x 1 4m处质点的加速度方向沿y轴正方向D 各质点在0 03s内随波迁移O 9m A 例5 如下图所示 图甲为某一波动在t 1 0s时的图象 图乙为参与该波动的质点P的振动图象 1 求该波波速 2 求再经过3 5