科教版選修3－4 2.2 波的圖像 課件（40張）.ppt

1 波的圖像描述的是在波動(dòng)中 一系列質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻相對(duì)于平衡位置的位移圖像 2 由波的圖像可以直接得出各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅 波長(zhǎng) 該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移及加速度方向 3 知道波的傳播方向 可以判斷各質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的振動(dòng) 速度 方向 知道各質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻的振動(dòng)方向 也可判斷出波的傳播方向 1 橫波圖像的畫(huà)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 縱坐標(biāo)y表示某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的 平衡位置 位移 2 選取正方向 規(guī)定位移的方向?yàn)檎?為負(fù)值 3 描點(diǎn) 把某一時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的畫(huà)在坐標(biāo)系里 4 連線 用把坐標(biāo)系中各質(zhì)點(diǎn)的位移坐標(biāo)點(diǎn)連接起來(lái)就是這時(shí)的橫波的圖像 向上 向下 位移 平滑曲線 2 橫波圖像的物理意義描述了離波源不同距離的各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的位置 3 橫波圖像的特點(diǎn)簡(jiǎn)諧波的波形為曲線 正弦 重點(diǎn)詮釋 1 橫波的圖像的理解 1 橫波的圖像是某一時(shí)刻介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移情況 可以將波的圖像比喻為某一時(shí)刻對(duì)所有質(zhì)點(diǎn)拍攝下的 集體照 2 簡(jiǎn)諧波的圖像是正 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 橫波的圖像的周期性 在波的傳播過(guò)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)刻波的圖像不同 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移做周期性變化 則波的圖像也做周期性變化 經(jīng)過(guò)一個(gè)周期 波的圖像復(fù)原一次 4 橫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 3 波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的幾種互判方法 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 如圖所示 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像上另找一點(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) 如圖所示 3 同側(cè)法在波的圖像上的某一點(diǎn) 沿豎直方向畫(huà)出一個(gè)箭頭表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向 并在同一點(diǎn)沿水平方向畫(huà)一個(gè)箭頭表示波的傳播方向 那么這兩個(gè)箭頭總是在曲線的同側(cè) 如圖所示 若波向右傳播 則p向下運(yùn)動(dòng) 4 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(guò) 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 如圖所示 1 簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻的波形圖如圖所示 由此圖可知 a 若質(zhì)點(diǎn)a向下運(yùn)動(dòng) 則波是從左向右傳播的b 若質(zhì)點(diǎn)b向上運(yùn)動(dòng) 則波是從左向右傳播的c 若波從右向左傳播 則質(zhì)點(diǎn)c向下運(yùn)動(dòng)d 若波從右向左傳播 則質(zhì)點(diǎn)d向上運(yùn)動(dòng) 解析 方法一 帶動(dòng)法 若質(zhì)點(diǎn)a向下運(yùn)動(dòng) 則質(zhì)點(diǎn)a是由其右側(cè)鄰近質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)的 波源位于右側(cè) 波向左傳播 故a錯(cuò)誤 同理 b正確 若波從右向左傳播 則質(zhì)點(diǎn)c d均應(yīng)由其右側(cè)鄰近質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng) 其右側(cè)質(zhì)點(diǎn)位于c d上方 所以質(zhì)點(diǎn)c d均向上運(yùn)動(dòng) 故c錯(cuò)誤 d正確 方法二 微平移法 若質(zhì)點(diǎn)a向下運(yùn)動(dòng) 下一時(shí)刻a的位移比此刻位移略小 則下一時(shí)刻波形如圖中虛線所示 可見(jiàn)波從右向左傳播 選項(xiàng)a錯(cuò)誤 同理可判定選項(xiàng)b正確 若波從右向左傳播 虛線波就可看成下一時(shí)刻的波形 由圖可見(jiàn)質(zhì)點(diǎn)c d均向上運(yùn)動(dòng) 故選項(xiàng)c錯(cuò)誤 d正確 答案 bd 某一質(zhì)點(diǎn) 各質(zhì)點(diǎn) 平衡位置 各時(shí)刻 重點(diǎn)詮釋 振動(dòng)圖像和波動(dòng)圖像從圖形上看好像沒(méi)有什么區(qū)別 但實(shí)際上它們有本質(zhì)的區(qū)別 1 物理意義不同振動(dòng)圖像表示同一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位移 波動(dòng)圖像表示介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻的位移 2 圖像的橫坐標(biāo)表示的物理量不同振動(dòng)圖像的橫坐標(biāo)表示時(shí)間 波動(dòng)圖像的橫坐標(biāo)表示距離 3 比較 2 如圖所示 根據(jù)甲 乙兩圖 分別判斷它們屬于何種圖像 a 甲是振動(dòng)圖像 乙是波的圖像b 甲是波的圖像 乙是振動(dòng)圖像c 都是波的圖像d 都是振動(dòng)圖像解析 波的圖像的橫坐標(biāo)為各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置 振動(dòng)圖像中橫坐標(biāo)為時(shí)間 答案 a 例1 如圖為一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧波在某個(gè)時(shí)刻的波形圖 下列關(guān)于該列波的說(shuō)法中正確的是 a 該簡(jiǎn)諧波的振幅是4cmb 質(zhì)點(diǎn)p此時(shí)正向上運(yùn)動(dòng)c 質(zhì)點(diǎn)p此時(shí)正向下運(yùn)動(dòng)d 該簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)為3m 思路點(diǎn)撥 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 1 正確理解圖像的物理含義 2 能夠根據(jù)波的圖像和傳播方向確定各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向 解析 由圖像不難發(fā)現(xiàn) 該簡(jiǎn)諧波的振幅為4cm 所以選項(xiàng)a正確 波沿x軸正方向傳播 由此可確定質(zhì)點(diǎn)p的振動(dòng)方向向上 選項(xiàng)b正確 選項(xiàng)c錯(cuò)誤 由所給圖像讀出該簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)為2m 選項(xiàng)d錯(cuò)誤 答案 ab 1 如圖所示 是一列簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形圖 若此時(shí)質(zhì)點(diǎn)p正處于加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 則此時(shí) a 質(zhì)點(diǎn)q和質(zhì)點(diǎn)n均處于加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中b 質(zhì)點(diǎn)q和質(zhì)點(diǎn)n均處于減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中c 質(zhì)點(diǎn)q處于加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 質(zhì)點(diǎn)n處于減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中d 質(zhì)點(diǎn)q處于減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 質(zhì)點(diǎn)n處于加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 解析 質(zhì)點(diǎn)p正在加速 表明p正向平衡位置運(yùn)動(dòng) 即向y負(fù)方向運(yùn)動(dòng) 由此可知該波向 x方向傳播 q n均向y軸正方向運(yùn)動(dòng) q遠(yuǎn)離平衡位置 正在減速 n向平衡位置運(yùn)動(dòng) 正在加速 故d項(xiàng)正確 答案 d 例2 圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在t 0 10s時(shí)刻的波形圖 p是平衡位置為x 1m處的質(zhì)點(diǎn) q是平衡位置為x 4m處的質(zhì)點(diǎn) 圖乙為質(zhì)點(diǎn)q的振動(dòng)圖像 則 a t 0 15s時(shí) 質(zhì)點(diǎn)q的加速度達(dá)到正向最大b t 0 15s時(shí) 質(zhì)點(diǎn)p的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向c 從t 0 10s到t 0 25s 該波沿x軸正方向傳播了6md 從t 0 10s到t 0 25s 質(zhì)點(diǎn)p通過(guò)的路程為30cm 思路點(diǎn)撥 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 1 由圖乙確定q點(diǎn)在0 10s時(shí)的振動(dòng)方向 2 質(zhì)點(diǎn)p的振動(dòng)路程與振幅大小的關(guān)系 答案 ab 借題發(fā)揮 1 波的圖像與振動(dòng)圖像外形上很相似 辨別它們時(shí)要看圖像的橫坐標(biāo)是時(shí)間t還是位移x 2 簡(jiǎn)諧波中的所有質(zhì)點(diǎn)都做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 它們的振幅 周期均相同 3 求解兩種圖像結(jié)合問(wèn)題的技巧是要從一種圖像中找到某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)信息 再根據(jù)該質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)信息 題設(shè)條件和相應(yīng)的物理規(guī)律推知另一種圖像及相關(guān)情況 2 一簡(jiǎn)諧機(jī)械波沿x軸正方向傳播 周期為t 波長(zhǎng)為 若在x 0處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖所示 則該波在t t 2時(shí)刻的波形曲線為圖中的 答案 a 例3 一列簡(jiǎn)諧橫波圖像如圖所示 t1時(shí)刻的波形如圖中實(shí)線所示 t2時(shí)刻的波形如圖中虛線所示 已知 t t2 t1 0 5s 求 1 這列波的可能的波速表達(dá)式 2 若波向左傳播 且3t t 4t 波速為多大 3 若波速v 68m s 則波向哪個(gè)方向傳播 思路點(diǎn)撥 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 1 題中沒(méi)有表明波傳播的具體方向 2 題中沒(méi)有表明 t與t的大小關(guān)系 答案 1 當(dāng)波向右傳播 v 4 4n 1 m s n 0 1 2 當(dāng)波向左傳播 v 4 4n 3 m s n 0 1 2 2 60m s 3 向右 借題發(fā)揮 解決由雙向性及周期性帶來(lái)的多解問(wèn)題的一般思路是 1 首先考慮雙向性 若題目未告知波的傳播方向或沒(méi)有其他條件暗示 應(yīng)首先按波傳播的可能性進(jìn)行討論 2 對(duì)設(shè)定的傳播方向 確定 t和t的關(guān)系 一般先確定最簡(jiǎn)單的情況 即一個(gè)周期內(nèi)的情況 然后在此基礎(chǔ)上加nt 3 應(yīng)注意題目是否有限制條件 如有的題目限制波的傳播方向 或限制時(shí)間 t大于或小于一個(gè)