高中物理 12.2 波的圖象課件 新人教版選修34.ppt

第十二章 機(jī)械波 目標(biāo)定位1 知道什么是波的圖象 知道縱 橫坐標(biāo)各表示什么物理量 能在圖象中讀出質(zhì)點振動的振幅 2 能區(qū)別振動圖象和波動圖象 3 根據(jù)某一時刻的波的圖象和波的傳播方向 能畫出下一時刻和前一時刻的波的圖象 并能指出圖象中各個質(zhì)點在該時刻的振動方向 第2講波的圖象 一 橫波的圖象用橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各質(zhì)點的 縱坐標(biāo)y表示某時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的 規(guī)定位移向上時y取正值 向下時y取負(fù)值 在oxy坐標(biāo)平面內(nèi) 得到一系列坐標(biāo)為 x1 y1 x2 y2 x3 y3 的點 這些點的集合就是這一時刻波的圖象 波的圖象有時也稱波形圖 簡稱波形 平衡位置 位移 二 正弦波如果波的圖象是 這樣的波叫做正弦波 也叫簡諧波 三 波形圖與振動圖象的意義1 波形圖表示介質(zhì)中 在 的位移 2 振動圖象表示介質(zhì)中 在 的位移 正弦曲線 各個質(zhì)點 某一時刻 某一質(zhì)點 各個時刻 想一想為了區(qū)分波的圖象與振動圖象 你可以用什么來形象的描述它們 答案波的圖象相當(dāng)于一群人的一張照片 振動圖象相當(dāng)于該群人中某個人的一段錄像 一 波的圖象的理解和應(yīng)用由波的圖象可獲取的信息1 直接讀出該時刻各質(zhì)點的位移 間接判斷回復(fù)力 加速度情況 2 介質(zhì)中各質(zhì)點的振幅 3 已知波的傳播方向 可知質(zhì)點的振動方向 常用方法有 1 帶動法 后面質(zhì)點依次重復(fù)前面質(zhì)點的振動 如第1講中所述 2 上 下坡法 如圖1所示 沿波的傳播方向 上坡 的質(zhì)點向下振動 如d e f 下坡 的質(zhì)點向上振動 如a b c 簡稱 上坡下 下坡上 圖1 3 同側(cè)法 如圖2所示 質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在波的圖象的同一側(cè) 圖2 4 已知質(zhì)點的振動方向 可知波的傳播方向 仍是上述幾種方法 只需將判定的程序倒過來 例1關(guān)于如圖3所示的波形圖 下列說法中正確的是 a 此列波的振幅是0 1mb x 15cm處質(zhì)點的位移是0 1mc 若質(zhì)點a的速度沿y軸正方向 則質(zhì)點b的速度亦沿y軸正方向d 質(zhì)點a的加速度為沿y軸負(fù)方向 而b c的加速度沿y軸正方向 圖3 解析從波動圖象上可以直接讀出振幅 各質(zhì)點離開平衡位置的位移 a正確 b錯 各質(zhì)點加速度的方向總是指向平衡位置 d正確 由于a b兩質(zhì)點在此時刻都在同一 坡 上 根據(jù) 上 下坡 法可以判斷c正確 答案acd 借題發(fā)揮由波的圖象可直接看出該時刻沿波的傳播方向上各質(zhì)點的位移和各質(zhì)點的振幅 可以判斷出各質(zhì)點該時刻的加速度方向 利用波的傳播方向判斷任一質(zhì)點的振動方向或利用任一質(zhì)點的振動方向判斷波的傳播方向的方法很多 但只要正確理解并掌握其中的一至兩種 并能夠熟練應(yīng)用即可 針對訓(xùn)練如圖4是一列簡諧波某一時刻的波形圖 下列說法正確的是 a 波一定沿x軸正方向傳播b a b兩個質(zhì)點的振動速度方向相反c 若a質(zhì)點此時的速度方向沿y軸正方向 那么波的傳播方向是沿x軸的正方向d 若波沿x軸的負(fù)方向傳播 則b質(zhì)點的振動速度方向沿y軸的負(fù)方向 圖4 解析x軸是表示在波傳播方向上的一系列質(zhì)點的平衡位置 但x軸指向不表示波的傳播方向 故a錯誤 根據(jù) 上 下坡 法 無論波向左還是向右傳播 a b都處于不同 坡區(qū) 所以兩者振動速度方向相反 故b正確 同理可判斷c正確 d錯誤 答案bc 二 波的圖象的畫法1 特殊點法先找出兩點 平衡位置和波峰及波谷等特殊點 并確定其運動方向 然后確定經(jīng) t時間內(nèi)這兩點所達(dá)到的位置 最后按正弦規(guī)律畫出新的波形 該法適用于 t n n 1 2 3 的情況 2 波形平移法在已知波的傳播速度的情況下 由 x v t可得經(jīng) t時間后波向前移動的距離 x 把圖象沿傳播方向平移 x即得到相對應(yīng)的圖象 例2某一簡諧橫波在t 0時刻的波形圖如圖5所示 若波向右傳播 畫出后和前兩個時刻的波的圖象 圖5 解析方法一特殊點法 根據(jù)t 0時刻波的圖象及傳播方向 可知此時刻a b c d e f各質(zhì)點在該時刻的振動方向 由各個質(zhì)點的振動方向可確定出經(jīng)后各個質(zhì)點所在的位置 將這些點所在位置按正弦規(guī)律連接起來 便可得經(jīng)后的波的圖象 如圖中的虛線 a 所示 同理 根據(jù)各個質(zhì)點的振動方向可確定出前各個質(zhì)點所在位置 于是便可得到前的波的圖象 如圖中虛線 b 所示 方法二波形平移法由題圖我們可以知道 在質(zhì)點振動的一個周期內(nèi) 波向前傳播一個完整的波形的距離 即傳播的距離x 12m 因此在內(nèi) 波向前傳播了3m 根據(jù)波的傳播過程和傳播的實質(zhì) 若波向右傳播 把波的原有圖形向右移動3m的距離 就得到了后的波形圖 同理可以得到前的波的圖象 答案后的圖象如解析圖中虛線 a 所示前的圖象如解析圖中虛線 b 所示 借題發(fā)揮本題我們采用了 平移法 在已知波速的情況下 由公式 x v t可得經(jīng) t時間后波向前移動的距離 x 把波形平移 x即可得 t時間后的波形圖 注意 當(dāng) x k x0時 只需將波形沿波的傳播方向平移 x0即可得 t時間后的波形圖 這就是所謂的 去整留零平移法 當(dāng)然也可以采用 特殊點法 三 振動圖象與波的圖象的比較 例3根據(jù)圖6甲 乙所示 分別判斷下列說法正確的是 圖6 a 甲是振動圖象 乙是波動圖象b 甲是波動圖象 乙是振動圖象c 甲中a質(zhì)點向下振 乙中b時刻質(zhì)點向下振d 甲中a質(zhì)點向上振 乙中b時刻質(zhì)點向下振 解析波動圖象的橫坐標(biāo)為波的傳播方向上各質(zhì)點的平衡位置 振動圖象的橫坐標(biāo)為時間 故a錯 b對 甲中a質(zhì)點被其左側(cè)的質(zhì)點帶動向上振 乙中b時刻后位移由零變?yōu)樨?fù)值 故向下振 所以c錯 d對 答案bd 借題發(fā)揮振動圖象與波的圖象的區(qū)別 1 波的圖象和振動圖象的本質(zhì)不同 波的圖象描述的是介質(zhì)中的 各個質(zhì)點 在 某一時刻 離開平衡位置的位移 而振動圖象描述的是 一個質(zhì)點 在 各個時刻 離開平衡位置的位移 2 坐標(biāo)軸所表示的物理量 波的圖象中的橫軸x表示介質(zhì)中各個振動質(zhì)點的平衡位置 縱軸y表示各個振動質(zhì)點在某時刻的位移 振動圖象的橫軸t表示一個振動質(zhì)點振動的時間 縱軸y表示這個質(zhì)點振動時各個時刻的位移 質(zhì)點的振動方向與波傳播方向的關(guān)系1 簡諧橫波某時刻的波形圖線如圖7所示 由此圖可知 a 若質(zhì)點a向下運動 則波是從左向右傳播的b 若質(zhì)點b向上運動 則波是從左向右傳播的c 若波從右向左傳播 則質(zhì)點c向下運動d 若波從右向左傳播 則質(zhì)點d向上運動 圖7 bd 波的圖象的理解2 一簡諧橫波沿x軸正向傳播 圖8甲是t 0時刻的波形圖 圖乙是介質(zhì)中某質(zhì)點的振動圖象 則該質(zhì)點的x坐標(biāo)值合理的是 圖8 a 0 5mb 1 5mc 2 5md 3 5m 解析由題圖乙可知 在t 0時刻質(zhì)點的縱坐標(biāo)為 0 1m y 0 2m 并且向y軸負(fù)方向運動 又因波沿x軸正方向傳播 綜上可知 該質(zhì)點的x坐標(biāo)值在2m x 3m之間 選項c正確 答案c 波的圖象的畫法3 一列沿x軸正方向傳播的橫波在某一時刻的波形圖象如圖9所示 已知波的傳播速率是16m s 1 指出這列波中質(zhì)點振動的振幅是多少 圖9 解析由圖象可以看出 質(zhì)點振動的最大位移大小是10cm 因此振幅是10cm 答案10cm 2 畫出再經(jīng)過0 125s時的波形圖象 解析再經(jīng)0 125s波形沿x軸正方向移動的距離為 x v t 16 0 125m 2m 所以再經(jīng)過0 125s后的波形圖象如圖中的虛線所示 答案如解析圖所示 振動圖象與波動圖象的關(guān)系4 一列簡諧波在t 0時刻的波形圖如圖10 a 所示 圖 b 表示該波傳播的介質(zhì)中某質(zhì)點此后一段時間內(nèi)的振動圖象 則 圖10 a