高中物理 2.2 機(jī)械波的圖象描述課件 粵教版選修34.ppt

目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 一 波的圖象1 波的圖象的作法 1 建立坐標(biāo)系 用橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置 縱坐標(biāo)y表示某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移 2 選取正方向 選取質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的某一個(gè)方向?yàn)閥軸正方向 x軸一般向右為正 3 描點(diǎn) 把某一時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的位移畫在坐標(biāo)系里 4 連線 用一條平滑的曲線把坐標(biāo)系中的各點(diǎn)連接起來 就是這一時(shí)刻的波的圖象 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 2 波的圖象的特點(diǎn) 1 波源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí) 介質(zhì)的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)隨之做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 所形成的波就是簡(jiǎn)諧波 2 簡(jiǎn)諧波中表示各個(gè)質(zhì)點(diǎn)同一時(shí)刻的位移的圖象是一條正弦或余弦曲線 3 簡(jiǎn)諧波是一種最基本 最簡(jiǎn)單的波 其他的波可以看作是由若干簡(jiǎn)諧波合成的 3 波的圖象與振動(dòng)圖象的比較 1 波的圖象表示介質(zhì)中的 各個(gè)質(zhì)點(diǎn) 在 某一時(shí)刻 的位移 2 振動(dòng)圖象表示介質(zhì)中 某個(gè)質(zhì)點(diǎn) 在 各個(gè)時(shí)刻 的位移 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 二 波長(zhǎng) 1 定義 在波動(dòng)中 對(duì)平衡位置的位移總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離 2 特征 在橫波中 兩個(gè)相鄰波峰或兩個(gè)相鄰波谷之間的距離等于波長(zhǎng) 在縱波中 兩個(gè)相鄰密部或兩個(gè)相鄰疏部之間的距離等于波長(zhǎng) 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 三 波的波速 周期和頻率1 波速 波動(dòng)中振動(dòng) 以波峰或波谷作為標(biāo)志 在介質(zhì)中的傳播速度 2 波的周期等于波上各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期 3 在波動(dòng)中 各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期 或頻率 是相同的 它們都等于波源的振動(dòng)周期 或頻率 5 在一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi) 振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的距離等于一個(gè)波長(zhǎng) 6 公式 v f 它還等于波長(zhǎng)除以周期的商 公式為 這兩個(gè)公式雖然是從機(jī)械波得到的 但也適用于我們以后將會(huì)學(xué)到的電磁波 7 波速的決定因素 同種機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定 在不同的介質(zhì)中 波速一般不同 另外 波速還與溫度有關(guān) 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 三 甲 乙兩同學(xué)關(guān)于波的認(rèn)識(shí)提出以下兩個(gè)觀點(diǎn) 甲說 在一個(gè)周期內(nèi) 介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)通過的路程為一個(gè)波長(zhǎng) 乙說 由公式v f知波的頻率越高 波速越大 他們的觀點(diǎn)正確嗎 提示他們的觀點(diǎn)均不正確 波在傳播時(shí) 介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)都在平衡位置附近振動(dòng) 不隨波的傳播而遷移 一個(gè)周期內(nèi)質(zhì)點(diǎn)通過的路程為四倍振幅 而不等于一個(gè)波長(zhǎng) 機(jī)械波的傳播速度只與介質(zhì)本身和溫度有關(guān) 與波的頻率 周期 無關(guān) 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 一 波的圖象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 可借用 定格 這一比喻加深理解 可以將波的圖象比喻為某一時(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 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 也有可能沿x軸負(fù)向傳播 具有雙向性 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 波中各質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 是一種變加速運(yùn)動(dòng) 是否說明波的傳播也是變加速運(yùn)動(dòng) 答案 可根據(jù)圖象的橫坐標(biāo)的意義進(jìn)行區(qū)別 若橫坐標(biāo)為時(shí)間t 表示振動(dòng)圖象 若橫坐標(biāo)為位置x 表示波的圖象 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 例1 多選 如圖所示為一列向右傳播的簡(jiǎn)諧橫波在某個(gè)時(shí)刻的波形圖象 由圖象可知 導(dǎo)學(xué)號(hào)51150024 a 質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)的位移為零b 質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)c 質(zhì)點(diǎn)d的振幅是2cmd 質(zhì)點(diǎn)a再經(jīng)過通過的路程是4cm 偏離平衡位置的位移是4cm思路分析解答本題要理解以下三點(diǎn) 1 理解波的圖象的物理意義 2 掌握已知某一時(shí)刻波的圖象 確定質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向的方法 3 理解波的傳播可看成波形的傳播 不能誤認(rèn)為是質(zhì)點(diǎn)的平移 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 解析 由圖象可知質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)位于平衡位置 故其位移為零 選項(xiàng)a正確 根據(jù)帶動(dòng)法 在質(zhì)點(diǎn)b靠近波源一側(cè)的附近 選參考質(zhì)點(diǎn)b 由于質(zhì)點(diǎn)b 在質(zhì)點(diǎn)b上方 所以此刻質(zhì)點(diǎn)b向y軸正方向運(yùn)動(dòng) 選項(xiàng)b錯(cuò)誤 簡(jiǎn)諧波在介質(zhì)中傳播時(shí) 介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振幅都相同 選項(xiàng)c正確 再經(jīng)過 質(zhì)點(diǎn)a運(yùn)動(dòng)到負(fù)的最大位移處 其路程為2a 即4cm 位移為 2cm 選項(xiàng)d錯(cuò)誤 答案 ac 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 細(xì)繩的一端在外力作用下從t 0時(shí)刻開始做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 激發(fā)出一列簡(jiǎn)諧橫波 在細(xì)繩上選取15個(gè)點(diǎn) 圖甲為t 0時(shí)刻各點(diǎn)所處的位置 圖乙為時(shí)刻的波形圖 導(dǎo)學(xué)號(hào)51150025 答案 見解析 一 二 三 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 解析 機(jī)械波在傳播的過程中 介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動(dòng) 時(shí)間上依次滯后 從波形圖上看出 在時(shí)刻第4個(gè)質(zhì)點(diǎn)才開始振動(dòng) 則在時(shí)刻第10個(gè)質(zhì)點(diǎn)剛開始振動(dòng) 此時(shí)第4個(gè)質(zhì)點(diǎn)已振動(dòng)了的時(shí)間回到了自己的平衡位置 第1個(gè)質(zhì)點(diǎn)到達(dá)下方最大位移處 新的波形圖如圖所示 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 二 波的圖象與振動(dòng)圖象的比較波的圖象和振動(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 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 例2 1 一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播 圖 a 是t 1s時(shí)的波形圖 圖 b 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 兩圖用同一時(shí)間起點(diǎn) 則圖 b 可能是圖 a 中哪個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖線 導(dǎo)學(xué)號(hào)51150026 a x 0處的質(zhì)點(diǎn)b x 1m處的質(zhì)點(diǎn)c x 2m處的質(zhì)點(diǎn)d x 3m處的質(zhì)點(diǎn) 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 2 若波沿x軸正方向傳播 則圖 b 可能是圖 a 中哪個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖線 a x 0處的質(zhì)點(diǎn)b x 1m處的質(zhì)點(diǎn)c x 2m處的質(zhì)點(diǎn)d x 3m處的質(zhì)點(diǎn)解析 1 當(dāng)t 1s時(shí) 由圖 b 振動(dòng)圖線可知 質(zhì)點(diǎn)在t 1s時(shí)在平衡位置 正要沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) 由圖 a 波動(dòng)圖線向x軸負(fù)方向傳播判斷x 0處和x 4m處的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置 正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) 2 由圖 a 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) 故選c 答案 1 a 2 c 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 一列簡(jiǎn)諧波在t 0時(shí)刻的波形圖如圖 a 所示 圖 b 表示該波傳播的介質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)此后一段時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)圖象 則 導(dǎo)學(xué)號(hào)51150027 a 若波沿x軸正方向傳播 b 圖應(yīng)為a點(diǎn)的振動(dòng)圖象b 若波沿x軸正方向傳播 b 圖應(yīng)為b點(diǎn)的振動(dòng)圖象c 若波沿x軸正方向傳播 b 圖應(yīng)為c點(diǎn)的振動(dòng)圖象d 若波沿x軸正方向傳播 b 圖應(yīng)為d點(diǎn)的振動(dòng)圖象答案 b 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 解析 在圖 b 的振動(dòng)圖象中 t 0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)在平衡位置并向y軸的正方向運(yùn)動(dòng) 而圖 a 的波形圖卻表明 在t 0時(shí)刻 質(zhì)點(diǎn)b d在平衡位置 而a c不在平衡位置 故a c選項(xiàng)不可能正確 若波沿x軸正方向傳播 質(zhì)點(diǎn)b應(yīng)向上運(yùn)動(dòng) 逆著波的傳播方向在質(zhì)點(diǎn)b附近找一相鄰點(diǎn) 此點(diǎn)正好在質(zhì)點(diǎn)b的上方 質(zhì)點(diǎn)b就應(yīng)跟隨該點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng) b選項(xiàng)正確 若波沿x軸正方向傳播 同理可以確定質(zhì)點(diǎn)d應(yīng)向下運(yùn)動(dòng) d選項(xiàng)錯(cuò) 故正確選項(xiàng)為b 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 三 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向的判斷方法由波傳播方向判定 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向可以根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇不同的方法 1 上下坡法沿波的傳播方向看 上坡 的點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng) 下坡 的點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng) 簡(jiǎn)稱 上坡下 下坡上 如圖a 圖a 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 2 帶動(dòng)法原理 先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)鄰近的后振動(dòng)質(zhì)點(diǎn) 方法 在質(zhì)點(diǎn)p靠近波源一方附近的圖象上另找一點(diǎn)p 若p 在p上方 則p向上運(yùn)動(dòng) 若p 在p下方 則p向下運(yùn)動(dòng) 如圖b 圖b 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 3 微平移法原理 波向前傳播 波形也向前平移 方法 作出經(jīng)微小時(shí)間 t后的波形 就知道了各質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過 t時(shí)間到達(dá)的位置 此刻質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向也就知道了 如圖c 圖c圖d 4 同側(cè)法 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在波的圖象的同一側(cè) 如圖d所示 若波向右傳播 則p向下運(yùn)動(dòng) 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 例3 如圖所示是某波源振動(dòng)一個(gè)周期形成的波動(dòng)圖象 下列說法正確的是 導(dǎo)學(xué)號(hào)51150028 a 若p是波源 開始時(shí)向上振動(dòng)b 若p是波源 q點(diǎn)將向上振動(dòng)d 若q是波源 p將向上振動(dòng) 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 答案 d 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 多選 一簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播 在某時(shí)刻的波形如圖所示 已知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)f的運(yùn)動(dòng)方向向下 則 a 此波朝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的振幅為零答案 ab解析 根據(jù)上下坡法可判斷 f向下運(yùn)動(dòng)時(shí) 波從右向左傳播 f與d在同一側(cè) 即d也向下運(yùn)動(dòng) 故a b對(duì) 又d向下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)c向下運(yùn)動(dòng) d與b不在同一側(cè) 即b向上運(yùn)動(dòng) c將比b先回到平衡位置 故c錯(cuò) 振幅指質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的最大距離 所以e點(diǎn)的振幅不為零 故d錯(cuò) 故正確選項(xiàng)為a b 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 四 波長(zhǎng)1 關(guān)于波長(zhǎng)的定義 振動(dòng)相位總是相同 和 相鄰兩質(zhì)點(diǎn) 是波長(zhǎng)定義的兩個(gè)必要條件 缺一不可 在波的圖象中 無論從什么位置開始 一個(gè)完整的正 余 弦曲線對(duì)應(yīng)的水平距離為一個(gè)波長(zhǎng) 2 關(guān)于波長(zhǎng)與周期 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 3 波的空間周期性 1 相隔距離為一個(gè)波長(zhǎng)的整數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn) 振動(dòng)情況完全相同 即離開平衡位置的位移 總是 相等 振動(dòng)速度大小和方向也 總是 相同 因而波長(zhǎng)顯示了波的空間周期性 2 相隔距離為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況完全相反 即在任何時(shí)刻它們的位移大小相等 方向相反 速度也是大小相等 方向相反 會(huì)同時(shí)一個(gè)在波峰 一個(gè)在波谷或同時(shí)從相反方向經(jīng)過平衡位置 一 二 三 四 五 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 例4 多選 如圖所示是一列簡(jiǎn)諧波在某一時(shí)刻的波形圖象 下列說法中正確的是 導(dǎo)學(xué)號(hào)51150029 a 質(zhì)點(diǎn)a c e g i在振動(dòng)過程中位移總是相同b 質(zhì)點(diǎn)b f在振動(dòng)過程中位移總是相同c 質(zhì)點(diǎn)d h的平衡位置間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)d 質(zhì)點(diǎn)a i在振動(dòng)過程中位移總是相同 它們的平衡位置間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)思路分析判斷波長(zhǎng)可以從三個(gè)方面進(jìn)行 1 從波的傳播上 2 從各質(zhì)點(diǎn)的相互聯(lián)系上 3 從波形圖上 一 二 三 四 五 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 解析 從題圖中可以看出質(zhì)點(diǎn)a c e g i在該時(shí)刻的位移都是零 由于波的傳播方向是向右的 容易判斷出質(zhì)點(diǎn)a e i的速度方向是向下的 而質(zhì)點(diǎn)c g的速度方向是向上的 因而這五個(gè)點(diǎn)的位移不總是相同 選項(xiàng)a錯(cuò)誤 質(zhì)點(diǎn)b f是處在相鄰的兩個(gè)波峰的點(diǎn) 它們的振動(dòng)步調(diào)完全相同 在振動(dòng)過程中位移總是相同 選項(xiàng)b正確 質(zhì)點(diǎn)d h是處在相鄰的兩個(gè)波谷的點(diǎn) 它們的平衡位置之間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng) 選項(xiàng)c正確 雖然質(zhì)點(diǎn)a i在振動(dòng)過程中位移總是相同 振動(dòng)步調(diào)也完全相同 但由于它們不是相鄰的振動(dòng)步調(diào)完全相同的兩個(gè)點(diǎn) 它們的平衡位置之間的距離不等于一個(gè)波長(zhǎng) 應(yīng)等于兩個(gè)波長(zhǎng) 選項(xiàng)d錯(cuò)誤 答案 bc 一 二 三 四 五 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 一 二 三 四 五 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 多選 關(guān)于波長(zhǎng)的下列說法中正確的是 a 機(jī)械振動(dòng)在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離就是一個(gè)波長(zhǎng)b 在波形圖上位移相同的相鄰兩質(zhì)點(diǎn)之間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)c 在波形圖上速度最大且相同的相鄰兩質(zhì)點(diǎn)間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)d 在波形圖上振動(dòng)情況總是相同的兩點(diǎn)間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)答案 ac解析 機(jī)械振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)向遠(yuǎn)處傳播一個(gè)完整的波形 故a選項(xiàng)正確 由波形圖可知 在一個(gè)完整波形上 位移相同的相鄰質(zhì)點(diǎn)之間的距離不一定等于一個(gè)波長(zhǎng) 故b選項(xiàng)錯(cuò)誤 速度最大且相同的質(zhì)點(diǎn) 在波形圖上是在平衡位置上 如果相鄰 那么正好是一個(gè)完整波形的兩個(gè)端點(diǎn) 所以c選項(xiàng)正確 振動(dòng)情況總是相同的兩點(diǎn)間的距離是波長(zhǎng) 的整數(shù)倍 故d選項(xiàng)錯(cuò)誤 一 二 三 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 四 五 五 波速1 波速的實(shí)質(zhì) 波的傳播速度即波形的平移速度 2 波從一種介質(zhì)進(jìn)入另外一種介質(zhì) 波源沒變 波的頻率不會(huì)發(fā)生變化 介質(zhì)的變化導(dǎo)致了波速和波長(zhǎng)的改變 3 波速和波長(zhǎng) 頻率的決定因素及關(guān)系 一 二 三 四 五 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 例5 如圖所示 圖甲為某一波在t 1 0s時(shí)的圖象 圖乙為參與該波的質(zhì)點(diǎn)p的振動(dòng)圖象 導(dǎo)學(xué)號(hào)51150030 1 判斷波的傳播方向 2 求該波的波速 一 二 三 四 五 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 解析 1 由乙圖知t 1 0s時(shí) p質(zhì)點(diǎn)向負(fù)y軸方向運(yùn)動(dòng) 結(jié)合甲圖利用