山東省臨清實驗高中高中物理 第十二章第2節(jié)《波的圖象》學(xué)案 新人教版選修3-4

選修3-4第十二章第2節(jié)波的圖象課前預(yù)習(xí)學(xué)案一、預(yù)習(xí)目標：預(yù)習(xí)課本內(nèi)容，知道波的圖象與振動圖象的區(qū)別二、預(yù)習(xí)內(nèi)容：1波的圖象有時也稱為 ，簡稱波形。它是用橫坐標表示在波的傳播方向上各質(zhì)點的 縱坐標表示某一時刻各質(zhì)點 。2 這樣的波叫做正弦波，也叫 。介質(zhì)中有正弦波傳播時，介質(zhì)的質(zhì)點在做 。3波的圖象表示 的位移，振動圖象則表示 的位移。三、提出疑惑：同學(xué)們，通過你的自主學(xué)習(xí)，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中 疑惑內(nèi)容課內(nèi)探究學(xué)案一、學(xué)習(xí)目標1.理解波的圖象的物理意義及簡諧波的概念2.能根據(jù)波的圖象，確定各質(zhì)點的振動方向重點：波的圖象的物理意義及應(yīng)用二、學(xué)習(xí)過程探究一：認識波的圖像Oxy5-2-1用橫坐標x表示在波的傳播方向上各個質(zhì)點的平衡位置，縱坐標y表示某一時刻各個質(zhì)點偏離平衡位置的位移，并規(guī)定在橫波中，位移向上時y取正值，向下時y取負值。在x-y平面上，畫出各個質(zhì)點平衡位置x與各質(zhì)點偏離平衡位置的位移y的各點(x，y)，用平滑的曲線把各點連接起來就得到了橫波的波形圖象，如圖5-2-1所示。 波的形狀是什么樣子的？可以用怎樣的函數(shù)來表示？波的圖像的物理意義是什么？ 通過波的圖像可以解決那些問題？從圖象中可以看出 波長：波源振動一個周期，波向前傳播的距離為一個波長，即：；從圖象中可以看出各質(zhì)點振動 從圖象中可以看出該時刻各質(zhì)點 從圖象中可以看出各質(zhì)點 ；從圖象中可以看出各質(zhì)點 ；從圖象中可以看出各質(zhì)點 ；從圖象中可以間接地比較各質(zhì)點在該時刻的振動速度、動能、勢能、回復(fù)力、加速度等量的大?。惶骄慷焊鶕?jù)某個質(zhì)點的振動方向確定波的傳播方向方法一 微平移法：根據(jù)質(zhì)點的振動方向，作出經(jīng)微小時間后的波形，就知道了波的傳播方向方法二 成因法：由于波的形成是由于前面的質(zhì)點帶動后面的質(zhì)點振動，后面的質(zhì)點重復(fù)著前面質(zhì)點的振動，并且總滯后于前面質(zhì)點的振動。由此可確定出已知振動方向質(zhì)點的前面的質(zhì)點，從而確定出波的傳播方向。探究三：根據(jù)某個時刻的波形圖畫出另一個時刻的波形圖的方法方法一特殊點法：取正弦波上五個特殊點(一個波峰點、三個平衡位置點和一個波谷點)，先根據(jù)波傳播的方向確定它們的振動方向，再判斷經(jīng)t后各質(zhì)點運動到什么位置，最后連成曲線，即為另一時刻的波形圖，適用于情形。方法二平移法：由，先計算出經(jīng)t時間波傳播的距離，再將原波形圖沿波的傳傳播方向平移x即可。注意：由波的重復(fù)性可知：波形平移波長整數(shù)倍時，波形和原來重合，所以實際處理時通常采用去整留零的方法處理。三、反思總結(jié)圖象名稱對比內(nèi)容振動圖象波的圖象研究對象某個振動質(zhì)點連續(xù)介質(zhì)中的無數(shù)個質(zhì)點橫坐標質(zhì)點振動的時間各質(zhì)點平衡位置距坐標原點的位置（距離）縱坐標一個質(zhì)點不同時刻對平衡位置的位移各質(zhì)點同一時刻對各自平衡位置的位移物理意義描述一個振動質(zhì)點的位移隨時間變化的規(guī)律，能直觀表示一個振動質(zhì)點在一段時間內(nèi)的運動情況描述介質(zhì)中各個質(zhì)點某一時刻對平衡位置的位移，能直觀表示一列波在某時刻的波形形狀正弦或余弦曲線兩個相鄰峰值間沿橫軸的距離等于質(zhì)點振動的周期，顯示出振動的時間對稱性等于一個波長，顯示出波動的空間對稱性圖象隨時間的變化隨著時間的推移，圖象將沿著橫坐標軸的正方向延伸，但原有的圖象不發(fā)生變化隨著時間的推移，波的圖象將沿波的傳播方向平移，且每經(jīng)一個周期，圖象又恢復(fù)原來的形狀形象比喻錄像帶集體照圖象顯示的主要物理量由縱坐標可知振幅，由橫坐標可知周期，由圖象的切線斜率可知速度的大小及方向的變化情況，由位移的變化情況可知加速度的大小及方向的變化情況由縱坐標可知振幅，由橫坐標可知波長，可根據(jù)波的傳播方向確定各質(zhì)點某時刻的運動方向，也可根據(jù)某質(zhì)點的運動方向確定波的傳播方向，由位移情況可確定介質(zhì)中各質(zhì)點在某一時刻加速度的大小及方向情況四、當堂檢測1.某時刻一列簡諧波的圖象如圖所示，該時刻質(zhì)點A的振動方向向下，試確定該波是向右傳播還是向左傳播，若該時刻質(zhì)點A的振動方向向上，該波的傳播方向如何？y A A向下振動，波向傳播 x A向上振動，波向傳播2、一列簡諧橫波，在t=0時波形P、Q兩點的坐標分別為-1m、-7m，波的傳播方向由右向左，已知t=0.7s時，P點第二次出現(xiàn)波峰，則：此波的周期是多少？此波的波長是多少？當t=1.2s時P點的位移？從t=0到t=1.2s質(zhì)點P的路程是多少？ 課后練習(xí)與提高1關(guān)于公式= f，正確的說法是 A= f適用于一切波B由= f知，f增大，則波速也增大C由、 f三個量中，對同一列波來說，在不同介質(zhì)中傳播時保持不變的只有fD由= f知，波長是2m的聲波比波長是4m的聲波傳播速度小2倍2圖1所示是一列波的波形圖，波沿x軸正向傳播，就a、b、c、d、e五個質(zhì)點而言，速度為正，加速度為負的點是 Ab Ba Cd Dc Ee3圖2所示是一列橫波在某一時刻的波形圖，已知D點此時的運動方向如圖所示，則 A波向左傳播 B質(zhì)點F和H的運動方向相同C質(zhì)點B和D的加速度方向相同，而速度方向相反D質(zhì)點G比H先回到平衡位置4一列橫波在向右傳播過程中，a和b兩個質(zhì)點在某一時刻處于如圖8所示的位置，其中b在平衡位置，a在最大位移處，在波的傳播方向上，a、b兩質(zhì)點相距35cm，且大于一個波長而小于兩個波長，則該波波長可能為_，畫出相應(yīng)波形圖5一列波的波速為0.5ms，某時刻的波形圖如圖所示，經(jīng)過一段時間（小于一個周期）后波形如細線所示，這段時間可能是_s或_s6一列波沿+x軸方向傳播，當x1=10m的A點位于波峰時，x2=140m的B點位于波谷，在A、B之間有6個波峰，振源的振動周期為0.2s，求：（1）波的速度；（2）B點從波谷開始經(jīng)多少時間位于波峰？7如圖所示，實線為t1=0時刻的圖象，虛線為t2=0.1s時刻的波形，求：（1）若波的傳播方向為+x方向，波速多大；（2）若波的傳播方向為-x方向，波速多大；（3）若波速為450ms，波沿什么方向傳播當堂檢測參考答案：1.左 右2. 思路分析：由t=0時刻的波形圖由右向左傳播可知：以后每個質(zhì)點開始振動時應(yīng)向上振動，而波傳播到P點需半個周期，當t=0.7s時，P點第二次出現(xiàn)波峰，可見P點在0.7s內(nèi)完成了 次全振動，則可求得波的周期。質(zhì)點在一個周期內(nèi)的路程是4A。解：由分析可知： T=0.7 T=0.4s。由波的圖象可知：=4cm由分析可得：x=0由分析可得：s=1.54A=1.542=