2018-2019學(xué)年高中物理 第12章 機(jī)械波 12.2 波的圖象課件 新人教版選修3-4.ppt

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2波的圖象,,波的圖象1.波的圖象的畫法:,位移,y軸,,位移,平滑,,2.正弦波:(1)概念:波的圖象是_________,這樣的波稱為正弦波,也叫簡(jiǎn)諧波,如圖。(2)介質(zhì)中有正弦波傳播時(shí),介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)做_____運(yùn)動(dòng)。,正弦曲線,簡(jiǎn)諧,,3.振動(dòng)圖象和波的圖象:(1)振動(dòng)圖象表示介質(zhì)中的“某個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“__________”的位移。(2)波的圖象表示介質(zhì)中的“各個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“__________”的位移。,各個(gè)時(shí),刻,某一時(shí),刻,,【預(yù)習(xí)診斷】1.請(qǐng)判斷下列說法的正誤。(1)波的圖象反映的是某一時(shí)刻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的位移情況。()(2)若已知某一質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的振動(dòng)方向,則可以由波的圖象判斷出波的傳播方向。()(3)從波的圖象中能讀出質(zhì)點(diǎn)的振幅和周期。(),,(4)在不同時(shí)刻波的圖象有可能完全相同。()提示:(1)√。波的圖象反映的是沿波的傳播方向上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的位移。(2)√。采用質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)法,可由波的圖象和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷波的傳播方向。(3)。由振動(dòng)圖象可讀出振幅和周期,由波的圖象不能讀出周期。,,(4)√。根據(jù)波的圖象的重復(fù)性可知,相隔時(shí)間為周期整數(shù)倍的兩個(gè)時(shí)刻波形相同。,,2.(多選)一列橫波沿繩子向右傳播,某時(shí)刻形成如圖所示的凸凹形狀,對(duì)此時(shí)繩上A、B、C、D、E、F六個(gè)質(zhì)點(diǎn)的描述,下列說法正確的是(),,A.D、E速度方向相同B.A、C速度方向相同C.從此時(shí)算起,B比C先回到平衡位置D.它們的加速度方向與波的傳播方向無關(guān),,【解析】選C、D。由“上下坡法”確定,D點(diǎn)的速度方向向上,E點(diǎn)速度方向向下,A點(diǎn)速度方向向下,C點(diǎn)速度方向向上,故A、B錯(cuò)誤;而質(zhì)點(diǎn)B、C都向上振,都要先到最大位移處再回到平衡位置,但C落后于B,則B比C先回到平衡位置,故C項(xiàng)正確;質(zhì)點(diǎn)的加速度方向與位移方向相反,與傳播方向無關(guān),故D正確。,,3.如圖所示是一列波的波形圖,波沿x軸正向傳播,就a、b、c、d四個(gè)質(zhì)點(diǎn)而言,速度為正,加速度為負(fù)的點(diǎn)是()A.bB.aC.dD.c,,【解析】選D。波向右傳播,則左側(cè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)形式會(huì)傳給右側(cè)相鄰的點(diǎn),b點(diǎn)左側(cè)的點(diǎn)在b的下方,故b速度為負(fù),加速度為負(fù);a點(diǎn)位于平衡位置,a點(diǎn)左側(cè)的點(diǎn)在a的下方,故a速度為負(fù),加速度為零;d點(diǎn)位于平衡位置,d點(diǎn)左側(cè)的點(diǎn)在d的上方,故d速度為正,加速度為零;c點(diǎn)左側(cè)的點(diǎn)在c的上方,故c速度為正,加速度為負(fù);綜上所述D正確。,,4.(多選)一簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播,在某一時(shí)刻的波形圖如圖所示,已知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)方向向下,則()A.此波沿x軸負(fù)方向傳播B.質(zhì)點(diǎn)D此時(shí)向下運(yùn)動(dòng)C.質(zhì)點(diǎn)B將比質(zhì)點(diǎn)C先回到平衡位置D.質(zhì)點(diǎn)E的振幅為零,,【解析】選A、B。F點(diǎn)向下振動(dòng),應(yīng)處于上坡,故波向左傳播,得B位于下坡,D處于上坡,則B先向上運(yùn)動(dòng),D先向下運(yùn)動(dòng),E點(diǎn)此時(shí)刻位移為零,但振幅不能為零,綜合可知A、B正確。,知識(shí)點(diǎn)一波的圖象的理解及應(yīng)用探究導(dǎo)入:如圖所示是一列簡(jiǎn)諧波在某一時(shí)刻的圖象。,,(1)波的圖象是什么形狀的曲線?(2)由圖象可讀出什么?提示:(1)波的圖象是余弦曲線。(2)由圖象可讀出振幅A,某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移。,,【歸納總結(jié)】1.對(duì)波的圖象的理解:(1)波的圖象是某一時(shí)刻介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況的“定格”?？梢詫⒉ǖ膱D象比喻為某一時(shí)刻對(duì)所有質(zhì)點(diǎn)拍攝下的“集體照”。,,(2)簡(jiǎn)諧波的圖象是正(余)弦曲線,是最簡(jiǎn)單的一種波,各個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的最大位移都相等,介質(zhì)中有正弦波傳播時(shí),介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。,,(3)橫波的圖象形狀與波在傳播過程中介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)某時(shí)刻的分布相似,波形中的波峰即為圖象中的位移正向的最大值,波谷即為圖象中的位移負(fù)向的最大值,波形中通過平衡位置的質(zhì)點(diǎn)在圖象中也恰處于平衡位置。,,2.由波的圖象獲得的三點(diǎn)信息:(1)可以直接看出在該時(shí)刻沿傳播方向上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移。(2)可以直接看出在波的傳播過程中各質(zhì)點(diǎn)的振幅A。(3)若已知該波的傳播方向,可以確定各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向;或已知某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向,可以確定該波的傳播方向。,,3.波的圖象的周期性:在波的傳播過程中,各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動(dòng),不同時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移不同,則不同時(shí)刻波的圖象不同。質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移做周期性變化,則波的圖象也做周期性變化。經(jīng)過一個(gè)周期,波的圖象復(fù)原一次。,,4.波的傳播方向的雙向性:如果只知道波沿x軸傳播,則有可能沿x軸正向傳播,也可能沿x軸負(fù)向傳播,具有雙向性。,,【典題過關(guān)】【典例】(2018杭州高二檢測(cè))一列沿x軸正方向傳播的橫波在某一時(shí)刻的波形圖象如圖所示,已知波的傳播速率是16m/s。(1)指出這列波中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅是多少。(2)畫出再經(jīng)過0.125s時(shí)的波形圖象。,,【正確解答】(1)由圖象可以看出,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的最大位移大小是10cm,因此振幅是10cm。(2)再經(jīng)0.125s波形沿x軸正方向移動(dòng)的距離為Δx=vΔt=160.125m=2m,所以再經(jīng)過0.125s后的波形圖象如圖中的虛線所示。,,答案:(1)10cm(2)見正確解答圖,,【過關(guān)訓(xùn)練】1.如圖所示為一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧波在某一時(shí)刻的圖象,下列說法中正確的是(),,A.該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a和質(zhì)點(diǎn)d位移相同,加速度方向相反B.該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)b和質(zhì)點(diǎn)c位移相同,速度方向也相同C.質(zhì)點(diǎn)b比質(zhì)點(diǎn)c先回到平衡位置D.質(zhì)點(diǎn)a比質(zhì)點(diǎn)d先回到平衡位置,,【解析】選D。題圖時(shí)刻a、d兩質(zhì)點(diǎn)位移相同,加速度相同,A錯(cuò)。據(jù)“上坡下,下坡上”可以判斷a、b兩質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng),c、d兩質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng),所以c比b先回到平衡位置,a比d先回到平衡位置,B、C錯(cuò),D對(duì)。,,2.振源A帶動(dòng)細(xì)繩振動(dòng),某時(shí)刻形成的橫波波形如圖甲所示,在波傳播到細(xì)繩上一點(diǎn)P時(shí)開始計(jì)時(shí),則圖乙中能表示P點(diǎn)振動(dòng)圖象的是(),,【解析】選C。由波的傳播特點(diǎn),前邊的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后面的質(zhì)點(diǎn),后面的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)前面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),由圖甲可知振源A初始是從平衡位置向下振動(dòng)的,所以t=0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)P應(yīng)由平衡位置開始向下運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C正確。,,【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.(多選)取向上為質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的正方向,得到如圖所示的兩個(gè)圖象,其中圖甲是一列波的圖象,A是介質(zhì)中的一個(gè)質(zhì)點(diǎn),圖乙是介質(zhì)中另一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象,B為振動(dòng)中的某一個(gè)時(shí)刻,關(guān)于圖甲中A質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向和圖乙中B時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向,下列說法正確的是(),,A.A質(zhì)點(diǎn)向下B.A質(zhì)點(diǎn)向上C.B時(shí)刻向下D.B時(shí)刻向上,,【解析】選A、C。圖甲表示的是波的圖象,由于波沿x軸負(fù)方向傳播。所以,圖甲中質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)方向向下,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;圖乙表示的是振動(dòng)圖象,在圖中B所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)向下運(yùn)動(dòng)(因?yàn)橄乱粫r(shí)刻位移為負(fù)值),選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。,,2.一列沿x軸正方向傳播的橫波在某時(shí)刻的波形如圖甲所示,a、b、c、d為介質(zhì)中沿波的傳播方向上的4個(gè)質(zhì)點(diǎn),若從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí),則振動(dòng)圖象如圖乙所示的質(zhì)點(diǎn)是(),,A.a質(zhì)點(diǎn)B.b質(zhì)點(diǎn)C.c質(zhì)點(diǎn)D.d質(zhì)點(diǎn)【解析】選C。從振動(dòng)圖象乙可知,開始計(jì)時(shí)時(shí),質(zhì)點(diǎn)從平衡位置向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),再結(jié)合甲給出的四個(gè)質(zhì)點(diǎn)和波形圖及傳播方向,乙所描述的是c質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),C正確。,,知識(shí)點(diǎn)二振動(dòng)圖象與波的圖象的比較探究導(dǎo)入:一列波的圖象如圖甲,其中某一點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖乙。,,(1)如何區(qū)分波的圖象與振動(dòng)圖象。提示:看圖象的橫坐標(biāo)是x還是t。(2)兩種圖象縱坐標(biāo)的最大值相同嗎?提示:相同。,,【歸納總結(jié)】波的圖象和振動(dòng)圖象的區(qū)別首先是橫軸表示的物理量不同,波的圖象橫軸表示各介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置,而振動(dòng)圖象橫軸表示時(shí)間。另外,圖象的意義、隱含信息等方面也不相同,具體比較如下:,,【典題過關(guān)】【典例】(多選)圖1中,波源S從平衡位置y=0開始向y軸正方向運(yùn)動(dòng),振動(dòng)周期為T=0.01s,產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧波向左、右兩個(gè)方向傳播,波速均為v=80m/s。經(jīng)過一段時(shí)間后,P、Q兩點(diǎn)開始振動(dòng)。已知距離SP=1.2m、SQ=2.6m。若以Q點(diǎn)開始振動(dòng)的時(shí)刻作為計(jì)時(shí)的零點(diǎn),則在圖2的振動(dòng)圖象中,能正確描述P、Q兩點(diǎn)振動(dòng)情況的是(),,A.甲為Q點(diǎn)的振動(dòng)圖象B.乙為Q點(diǎn)的振動(dòng)圖象C.丙為P點(diǎn)的振動(dòng)圖象D.丁為P點(diǎn)的振動(dòng)圖象,,【正確解答】選A、D。波傳到P所用時(shí)間為t1==0.015s,波傳到Q點(diǎn)所用時(shí)間t2==0.0325s,波傳到Q點(diǎn)后開始計(jì)時(shí),此時(shí)Q點(diǎn)向y軸正向運(yùn)動(dòng),A正確,B錯(cuò)誤;由于P點(diǎn)比Q點(diǎn)早振動(dòng)了Δt=t2-t1=0.0175s,相當(dāng)于P點(diǎn)比Q點(diǎn)早振動(dòng)了1T,而P點(diǎn)由開始向y軸正向起振動(dòng)了1T時(shí),達(dá)到了負(fù)向最大位移處,若從此時(shí)計(jì)時(shí),其振動(dòng)圖象應(yīng)為丁圖,D正確,C錯(cuò)誤。,,【過關(guān)訓(xùn)練】(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波,在t=0.1s時(shí)刻的波形圖如圖甲所示,圖乙表示該波傳播介質(zhì)中的某質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)圖象,則下列說法中正確的是(),,A.若波沿x軸正方向傳播,圖乙應(yīng)為a點(diǎn)的振動(dòng)圖象B.若波沿x軸正方向傳播,圖乙應(yīng)為d點(diǎn)的振動(dòng)圖象C.若波沿x軸負(fù)方向傳播,圖乙應(yīng)為c點(diǎn)的振動(dòng)圖象D.若波沿x軸負(fù)方向傳播,圖乙應(yīng)為b點(diǎn)的振動(dòng)圖象,,【解析】選B、D。在圖乙的振動(dòng)圖象中,t=0.1s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)處在平衡位置,并向y軸的負(fù)方向運(yùn)動(dòng)。而圖甲的波形圖表明,在t=0.1s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)b、d在平衡位置,而a、c均不在平衡位置,故A、C錯(cuò);若波沿x軸正方向傳播,d質(zhì)點(diǎn)應(yīng)向下運(yùn)動(dòng)。若波沿x軸負(fù)方向傳播,同理可以確定b質(zhì)點(diǎn)應(yīng)向下運(yùn)動(dòng),故B、D正確。,,【補(bǔ)償訓(xùn)練】一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,圖甲是t=1s時(shí)的波形圖,圖乙是波中某質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移隨時(shí)間變化的振動(dòng)圖線(兩圖均用同一時(shí)刻計(jì)時(shí)),圖乙的振動(dòng)圖線對(duì)應(yīng)圖甲上的質(zhì)點(diǎn)是(),,A.x=1m處的質(zhì)點(diǎn)B.x=2m處的質(zhì)點(diǎn)C.x=3m處的質(zhì)點(diǎn)D.x=4m處的質(zhì)點(diǎn),,【解析】選B。因波沿x軸正方向傳播,由乙圖可得在t=1s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)在平衡位置,以后質(zhì)點(diǎn)向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),由圖甲波動(dòng)圖線向x軸正方向傳播可判斷x=2m處的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置,正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),故B對(duì),A、C、D錯(cuò)。,,【拓展例題】考查內(nèi)容:波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的關(guān)系【典例】如圖所示為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖,已知質(zhì)點(diǎn)A在此時(shí)刻的振動(dòng)方向如圖中箭頭所示,則以下說法中正確的是(),,A.波向左傳播,質(zhì)點(diǎn)B向下振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)C向上振動(dòng)B.波向右傳播,質(zhì)點(diǎn)B向上振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)C向下振動(dòng)C.波向左傳播,質(zhì)點(diǎn)B向上振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)C向上振動(dòng)D.波向右傳播,質(zhì)點(diǎn)B向下振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)C向下振動(dòng),【正確解答】選C。解決該題有許多方法,用“上下坡”法判斷,若波向右傳播,則A質(zhì)點(diǎn)處于下坡,應(yīng)向上振動(dòng),由此可知波向左傳播,同理可判斷C向上振動(dòng),B向上振動(dòng),故C正確。,