第12章第2节《波的图象》

1、想一想想一想1. 机械波的形成原因是什么？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，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。再带动邻近质点振动。 知识回顾2. 机械波的传播特点是什么？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。各质点在振动前传播的是振动的形式

2、和振动的能量。各质点在振动时有时间上的先后。时有时间上的先后。4. 4. 机械波的分类及特点是什么？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。一直线上的波，叫纵波；纵波有疏部和密部。3. 3.机械波的实质是什么机械波的实质是什么? ?(1) (1) 传播波源的振动形式传播波源的振动形式（2 2 ) ) 传播波源的能量和信息传播波源的能量和信息简谐运

3、动的振动图象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？用什么方法得到的简谐运动的振动图象？频闪照片法频闪照片法 描图记录法描图记录法 5. 振动图象的横坐标表示的是什么？纵坐标表示的是什么？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：振动时间横坐标：振动时间t纵坐标：振子相对于平衡位置的位移纵坐标：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。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一时

4、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。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即用图象来描述波在传播过程中某时刻的运动情况。的运动情况。导入新课第二节第二节 波的图象波的图象 1. 1.我们可以用照像机把波的形状摄下来，我们可以用照像机把波的形状摄下来，就是按下就是按下快门瞬间快门瞬间各个质点离开各自平衡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。线，就是该时刻的波的图象。如何绘制图象？如何绘制图象？

5、2.2.实验、列表、建立坐标系、描点、连线实验、列表、建立坐标系、描点、连线横波动画展示1. 1.建立平面坐标系，确定各轴所表示的物理量建立平面坐标系，确定各轴所表示的物理量横坐标横坐标表示在波的传播方向上介质中各质点的平衡位置表示在波的传播方向上介质中各质点的平衡位置纵坐标纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。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波动情况的图象表示法X平衡位置平衡位置正方向正方向Y位移位移负方向负方向2.2.根据已知条件描点根据已知条件描点 3. 3. 纵坐标和横坐标都是同一时刻的空间坐标，连接各位移矢纵坐标和横坐标都是同一时刻的空间坐标，连接各位

6、移矢量的末端所得到的平滑曲线就形成了波的图象。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动情况的图象表示法Y位移X平衡位置O 波的图象是在波的传播方向上，介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质中各振动质点在某一时刻的波形图简称波形图简称波形本图中规定位移的方向向上为正方向本图中规定位移的方向向上为正方向甲甲 横波的图象横波的图象 乙乙 绳上的横波绳上的横波 波的图象表示了怎样的物理意义？波的图象表示了怎样的物理意义？探究探究 波的图象表示介质中的波的图象表示介质中的各个质点各个质点在在同一同一时刻时刻偏离各自平衡位置的情况。偏离各自平衡位置的情况

7、。由波的图象的画法可以知道：由波的图象的画法可以知道： 对对横波横波而言图象反映了某时刻介质中各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。个质点在空间的实际分布情况。 1. 1.从图象上可以得到哪些物理量？从图象上可以得到哪些物理量？振幅振幅A波长波长某一时刻各质点的位移某一时刻各质点的位移 在波动中，对平衡位置的位移在波动中，对平衡位置的位移总是总是相同相同的两个的两个相邻相邻质点间的距离，叫做波的波长。质点间的距离，叫做波的波长。 波长（波长（）说明：说明：（1）“位移总是相等位移总是相等”的含义是的含义是“每时每刻都大每时每刻都大小相等，方向相同小相等，方向相同”（2）注意

8、）注意 “相邻相邻”二字二字.在横波中在横波中,两个两个相邻相邻的的波峰波峰(或波谷或波谷)之间的距离等于之间的距离等于波长波长.在纵波中在纵波中,两个两个相邻相邻的的密部密部(或疏部或疏部)之间的距离等于之间的距离等于波长波长2 2、频率、频率波的频率波的频率( f )( f )：波源振动的频率就是：波源振动的频率就是波的频率波的频率说明说明: :波的频率由波源决定波的频率由波源决定, ,与介质无关与介质无关. . 同一列波在不同介质中传播同一列波在不同介质中传播时频率保持不变时频率保持不变 3 3、波速、波速(v)-(v)-表示振动在介质中传播的快慢程度.定义定义: :波在介质中传播的速度

9、说明:1.波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同介质 中传播速度不同 2.波在均匀介质中是匀速传播的.注意注意: :波速与质点的振动速度不同，质点的振动是一种变波速与质点的振动速度不同，质点的振动是一种变 加速运动，因此质点的振动速度时刻在变加速运动，因此质点的振动速度时刻在变4.波长、周期（频率）和波速的关系 说明说明:1.波的频率f,由波源决定,与介质无关.2.波速v由介质决定,与波源无关.3.一列波进入两种不同的介质,其频率不变,波速与波长相应改变.v =x/ t =/T =f(其中, x为波传播的距离;t为波传播x经历的时间)x(cm)y(cm)0v24681012-2-4-6-8

10、-102求：求：1.振幅振幅A=? 波长波长=? 波速波速v=?2. 3秒内秒内a,b,c质点的路程质点的路程abcdef4.判断判断a,b,c,d,e,f各点的振动方向各点的振动方向3.这一时刻这一时刻,c,f具有相同的具有相同的_,c,d具有相同的具有相同的_2、 波的传播方向波的传播方向 质点的振动方向质点的振动方向判断判断方法一方法一:沿着波的传播方向沿着波的传播方向, ,先带后，后跟前先带后，后跟前x/my/cm5-50246vQPY YX XOOvP方法二方法二: :YXOABCDVVVVvYXOVvx/my/m01234vPQtxtVxx/my/m01234v机械波的振动状态和波

11、形以波速匀机械波的振动状态和波形以波速匀速传播。速传播。经历一个周期（或整数倍）经历一个周期（或整数倍）波形图不变。波形图不变。（1 1）画下一时刻的波形时沿着传播方向平移，画）画下一时刻的波形时沿着传播方向平移，画前一时刻的波形时逆着传播方向平移。前一时刻的波形时逆着传播方向平移。（2 2）当时间间隔超过一个周期时，只考虑周期整）当时间间隔超过一个周期时，只考虑周期整数倍后剩余的时间。数倍后剩余的时间。（3 3）可先选定两个相邻的特殊点进行平移，然后）可先选定两个相邻的特殊点进行平移，然后补全余下的部分。补全余下的部分。OYXT T/4/4后的波形图后的波形图5T5T/4/4前的波形图前的波

12、形图课堂练习课堂练习从波的图象上可获得的物理信息：从波的图象上可获得的物理信息：1 1、该时刻沿波的传播方向上各个质点的位移、该时刻沿波的传播方向上各个质点的位移、 振幅振幅A 、波长（波长（）2、能根据、能根据波的传播方向判断各个质点在该时刻波的传播方向判断各个质点在该时刻的运动方向的运动方向、加速度方向及其变化情况；、加速度方向及其变化情况；3 3、可以画出另一时刻的波形图。、可以画出另一时刻的波形图。XtOYXO振动图象振动图象波的图象波的图象确定质点确定质点运动方向运动方向形象记忆形象记忆图线变化图线变化物理意义物理意义y/m x/m 图线图线研究内容研究内容研究对象研究对象波动图象波

13、动图象振动图象振动图象 t/s单一振动质点单一振动质点沿波传播方向的所有质点沿波传播方向的所有质点一质点的位移随时间的变化规律一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某时刻所有质点的空间分布规律表示表示各质点各质点在在某时刻某时刻的位移的位移表示表示一个质点一个质点在在各时刻各时刻的位移的位移随时间推移随时间推移图象延伸图象延伸，但已有，但已有的图象形状不变的图象形状不变随时间推移图象沿传播方向随时间推移图象沿传播方向平移平移比喻为一质点的比喻为一质点的“传记记录卡传记记录卡”比喻为一个质点的比喻为一个质点的“录象带录象带”比喻为无数质点某一时刻的比喻为无数质点某一时刻的“特写

14、镜头特写镜头”比喻为无数质点某一时刻拍比喻为无数质点某一时刻拍摄的摄的“照片照片”根据下一时刻的位移来判断根据下一时刻的位移来判断根据根据“质点带动原理质点带动原理”来判断来判断x/mT 连接各位移矢量的末端所得到的平滑曲线就形成了波的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，也叫简谐波谐波。课堂小结 1. 1.波的图象如何画出波的图象如何画出 2.2.简谐波简谐波3.3.图象的物理意义图象的物理意义 波的图象表示介质中的各个质点在波的图象表示介质中的各个质点在同一时刻同一时刻偏离各自平偏

15、离各自平衡位置的位移。衡位置的位移。4.4.从图象上获取的物理信息及图象的应用从图象上获取的物理信息及图象的应用振幅振幅 A A 波长波长 任一点的位移任一点的位移 求任一时刻的波形图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已知质点的振动方向判断波的传播方向5.5.振动图象与波动图象的区别振动图象与波动图象的区别课堂练习1.1.下图为一横波在某一时刻的波形图，已知下图为一横波在某一时刻的波形图，已知F F质点此时的运动方向如下图所示，则（质点此时的运动方向如下图所示，则（ ）A A波向右传播波向右传播B B质点

16、质点H H 的运动方向与质点的运动方向与质点F F的运动方向相同的运动方向相同C C质点质点C C 比质点比质点B B先回到平衡位置先回到平衡位置D D质点质点C C 在此时的加速度为零在此时的加速度为零 2. 2. 如图所示为一列向右传播的简谐如图所示为一列向右传播的简谐波的波形图，求：图中波的波形图，求：图中A A、B B、C C、D D、E E各质点的振动情况各质点的振动情况A. A. 振动向下振动向下 B. B. 振动向上振动向上C. C. 振动向上振动向上 D. D. 振动向下振动向下E. E. 振动向下振动向下v3.3.如图所示为一列向右传播的简谐波在某如图所示为一列向右传播的简谐

17、波在某时刻的波形图时刻的波形图, ,试求出波形图上试求出波形图上A A、B B、C C、D D四个质点的振动方向四个质点的振动方向YXO波的传播方向波的传播方向ABCDVVVV 如果这列波是向左传播的，则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？这四个质点的振动方向又如何？4.4.如图所示为简谐波在某一时刻的波形如图所示为简谐波在某一时刻的波形图，已知此时质点图，已知此时质点A A正向上运动，由此正向上运动，由此可断定（可断定（ ）A.A.向右传播，且此时质点向右传播，且此时质点B B正向上运动正向上运动B.B.向右传播，且此时质点向右传播，且此时质点C C正向下运动正向下运动C.

18、C.向左传播，且此时质点向左传播，且此时质点D D正向上运动正向上运动D.D.向左传播，且此时质点向左传播，且此时质点E E正向下运动正向下运动C5.5.一列波沿水平方向传播，某时刻的波一列波沿水平方向传播，某时刻的波形如图所示，则图中形如图所示，则图中a a、b b、c c、d d四点在四点在此时刻具有相同运动方向的是（此时刻具有相同运动方向的是（ ）A Aa a和和c Bc Bb b和和c c C Ca a和和d d D Db b和和d dabcdB C 6. 6. 根据图所列的两图形，分别判断根据图所列的两图形，分别判断它们属于何种图形它们属于何种图形( ) ( ) A.A.甲是振动图形

19、，乙是波动图形甲是振动图形，乙是波动图形 B.B.甲是波动图形，乙是振动图形甲是波动图形，乙是振动图形C.C.都是波动图形都是波动图形D.D.都是振动图形都是振动图形A x/mt/sy/mx/m甲甲乙乙7.7.一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子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，对此时绳上形成如图所示的凹、凸形状，对此时绳上A A、B B、C C、D D、E E五个质点五个质点 （ ）A A它们的振幅相同它们的振幅相同B B其中其中D D和和E E的速度方向相同的速度方向相同C C其中其中A A和和C C的速度方向相同的速度方向相同D D从此时算起，从此时算起，B B比

20、比C C先回到平衡位置先回到平衡位置AEBCDA B C 8.8.一列简谐波在一列简谐波在x x轴上传播，某时刻波形如轴上传播，某时刻波形如图，已知此时质点图，已知此时质点F F运动方向向运动方向向Y Y轴负方向，轴负方向，则（则（ ）A A、波沿、波沿X X轴负方向传播轴负方向传播B B、质点、质点D D此时刻向下运动此时刻向下运动C C、质点、质点B B比质点比质点C C先回到平衡位置先回到平衡位置D D、质点、质点E E振幅为振幅为0 0OOY YX XBCDEFGABB9 9有一列向左传播的横波，某一时刻的波形有一列向左传播的横波，某一时刻的波形如图如图4 4所示，可知这一时刻所示，可

21、知这一时刻P P点的运动方向是点的运动方向是 A Ay y的正向的正向 B By y的负向的负向 C Cx x的负向的负向 D D沿曲线向左上方沿曲线向左上方 在波动中，对平衡位置的位移在波动中，对平衡位置的位移总是总是相同相同的两个的两个相邻相邻质点间的距离，叫做波的波长。质点间的距离，叫做波的波长。 波长（波长（）说明：说明：（1）“位移总是相等位移总是相等”的含义是的含义是“每时每刻都大每时每刻都大小相等，方向相同小相等，方向相同”（2）注意）注意 “相邻相邻”二字二字.在横波中在横波中,两个两个相邻相邻的的波峰波峰(或波谷或波谷)之间的距离等于之间的距离等于波长波长.在纵波中在纵波中,

22、两个两个相邻相邻的的密部密部(或疏部或疏部)之间的距离等于之间的距离等于波长波长2 2、频率、频率波的频率波的频率( f )( f )：波源振动的频率就是：波源振动的频率就是波的频率波的频率说明说明: :波的频率由波源决定波的频率由波源决定, ,与介质无关与介质无关. . 同一列波在不同介质中传播同一列波在不同介质中传播时频率保持不变时频率保持不变 3 3、波速、波速(v)-(v)-表示振动在介质中传播的快慢程度.定义定义: :波在介质中传播的速度说明:1.波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同介质 中传播速度不同 2.波在均匀介质中是匀速传播的.注意注意: :波速与质点的振动速度不同，质

23、点的振动是一种变波速与质点的振动速度不同，质点的振动是一种变 加速运动，因此质点的振动速度时刻在变加速运动，因此质点的振动速度时刻在变4.波长、周期（频率）和波速的关系 说明说明:1.波的频率f,由波源决定,与介质无关.2.波速v由介质决定,与波源无关.3.一列波进入两种不同的介质,其频率不变,波速与波长相应改变.v =x/ t =/T =f(其中, x为波传播的距离;t为波传播x经历的时间)x(cm)y(cm)0v24681012-2-4-6-8-102求：求：1.振幅振幅A=? 波长波长=? 波速波速v=?2. 3秒内秒内a,b,c质点的路程质点的路程abcdef4.判断判断a,b,c,d,e,f各点的振