高一物理波的圖像和基本應(yīng)用講課適用

1、高一物理高一物理 波的圖像和應(yīng)用波的圖像和應(yīng)用 1優(yōu)選課堂二、波長(zhǎng)、頻率和波速1、波長(zhǎng)：在波動(dòng)中振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離。對(duì)于橫波，相鄰的兩個(gè)波峰或相鄰的兩個(gè)波谷之間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)。對(duì)于縱波，相鄰的兩個(gè)密部或相鄰的兩個(gè)疏部之間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)。2優(yōu)選課堂2、頻率：波的頻率就是波源的振動(dòng)頻率，也是所有質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率。3、波速：波在均勻介質(zhì)中勻速傳播的速率只與介質(zhì)有關(guān)，而與頻率無關(guān)。注意波速與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度不是同一概念。4、三者關(guān)系：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周期，波形向前移動(dòng)一個(gè)波長(zhǎng)。 即：v=s/t=/t=f，f和v決定.3優(yōu)選課堂三、波的圖象的應(yīng)用1、分析波圖像問題的二種思路和方法1）從

2、整體看：波形在向波傳播的方向勻速移動(dòng)。平移法：波移動(dòng)的距離s=vt。2）從局部看：無數(shù)個(gè)質(zhì)點(diǎn)在不同步的振動(dòng)。帶動(dòng)法：先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。4優(yōu)選課堂2、波的圖像能反映的物理量：1）直接反映：振幅和波長(zhǎng).2）間接反映：該時(shí)刻介質(zhì)各質(zhì)點(diǎn)的位移、速度、加速度的方向。ay /mx /m1 2 3 4 5 6 7 80b0.10avav5優(yōu)選課堂3、由波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向1）帶動(dòng)法：先帶后，后跟先。2）微平移法：前面上升，后面下降。6優(yōu)選課堂例、如圖為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)f的運(yùn)動(dòng)方向如圖所示，則a.該波向左傳播b.質(zhì)點(diǎn)b和d的運(yùn)動(dòng)方向相同c.質(zhì)點(diǎn)c比質(zhì)點(diǎn)b先回

3、到平衡位置d.此時(shí)質(zhì)點(diǎn)f和h的加速度相同acd7優(yōu)選課堂例、如圖為一列橫波某時(shí)刻的波的圖像，已知波向右傳播，則下列敘述正確的是a、經(jīng)過半個(gè)周期，c點(diǎn)將運(yùn)動(dòng)到e點(diǎn)處b、m點(diǎn)和p點(diǎn)的振動(dòng)情況完全相同c、a點(diǎn)比f點(diǎn)先達(dá)到最低位置d、b、d兩點(diǎn)的振動(dòng)步調(diào)相反 bcd8優(yōu)選課堂例、圖中所示為波在某一時(shí)刻的波形，此時(shí)振動(dòng)還只發(fā)生在m、n之間，并知此波的周期t，q質(zhì)點(diǎn)速度方向是豎直向下的，則下列說法中正確的是a波源是m，p點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)時(shí)間為tb波源是n，p點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)時(shí)間為3t/4c波源是n，p點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)時(shí)間為t/4d波源是m，p點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)時(shí)間為3t/4c9優(yōu)選課堂例、如圖為一簡(jiǎn)諧橫波的波形圖，已知b質(zhì)點(diǎn)先于a

4、質(zhì)點(diǎn)0.08s到達(dá)波峰，由此可知波的傳播方向是 ，波的傳播速度為 .向左25m/s10優(yōu)選課堂4、由波的傳播方向畫出t秒后（前）的波形圖；1）平移法：沿波的傳播方向?qū)⒄麄€(gè)波形圖平移x=vt的距離；2）帶動(dòng)法：根據(jù)某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，知道t秒后該質(zhì)點(diǎn)的位置，就可以畫出波形圖。11優(yōu)選課堂例、圖為一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)的波形。當(dāng)r點(diǎn)在t=0時(shí)的振動(dòng)狀態(tài)傳到s點(diǎn)時(shí)，pr范圍內(nèi)(含p、r)有一些質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負(fù)方面運(yùn)動(dòng)，這些質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)取值范圍是a.2cmx4cm b.2 cmx4 cmc.2cmx3 cm d.2cmx3 cmc12優(yōu)選課堂例、一列簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波某時(shí)刻的波形如圖，波源的

5、平衡位置坐標(biāo)為x0。當(dāng)波源質(zhì)點(diǎn)處于其平衡位置上方且向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，介質(zhì)中平衡位置坐標(biāo)x2m的質(zhì)點(diǎn)所處位置及運(yùn)動(dòng)情況是a、在其平衡位置下方且向上運(yùn)動(dòng)b、在其平衡位置上方且向下運(yùn)動(dòng)c、在其平衡位置上方且向上運(yùn)動(dòng)d、在其平衡位置上方且向下運(yùn)動(dòng)a13優(yōu)選課堂例、圖中實(shí)線和虛線分別是x軸上傳播的一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0和t=0.03s時(shí)刻的波形圖，x=1.2m處的質(zhì)點(diǎn)在t=o.03s時(shí)刻向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，則a該波的頻率可能是125hz b該波的波速可能是lomsct=0時(shí)x=1.4m處質(zhì)點(diǎn)的加速度方向沿y軸正方向d各質(zhì)點(diǎn)在0.03s內(nèi)隨波遷移o.9ma14優(yōu)選課堂例、一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波。t=o時(shí)刻的

6、波形如圖l中實(shí)線所示，t=o.2s時(shí)刻的波形如圖l中的虛線所示，則 ( )(a)質(zhì)點(diǎn)p的運(yùn)動(dòng)方向向右 (b)波的周期可能為0.27s(c)波的頻率可能為1.25hz(d)波的傳播速度可能為20msc15優(yōu)選課堂x /mt /s1 2 3 4 5 6 7 800.100.14y /mx /m1 2 3 4 5 6 7 800.100.14問題：振動(dòng)圖像與波的圖像有什么區(qū)別？16優(yōu)選課堂四、振動(dòng)圖象和波的圖象區(qū)別1、橫坐標(biāo)的含義不同：振動(dòng)圖像代表時(shí)間。波的圖像代表平衡位置離開振源的距離。2、研究對(duì)象不同：振動(dòng)圖像研究一個(gè)質(zhì)點(diǎn)。波的圖像研究無數(shù)個(gè)質(zhì)點(diǎn)。17優(yōu)選課堂3、圖象隨時(shí)間的演變情況不同0t /

7、 sx / m1 2 3 4 5 6 7 8910 11 12振動(dòng)圖像隨時(shí)間的演變振動(dòng)圖像是圖線的延伸。原圖象形狀不變；波的圖像隨時(shí)間的演變?cè)瓐D象的形狀將沿橫坐標(biāo)方向整個(gè)地平移，而不是原圖象的延伸。18優(yōu)選課堂4、 判斷質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向的方法不同aax1yx0 xtt10 x1y1t1時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)向x方向運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)a在向y方向運(yùn)動(dòng)19優(yōu)選課堂例、關(guān)于振動(dòng)圖像和波的圖像以下正確的是a、波的圖像反映出各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻的位移b、通過波的圖像可以找出任一質(zhì)點(diǎn)、任一時(shí)刻的位移c、振動(dòng)圖像的橫軸是時(shí)間軸d、y軸都表示質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移acd20優(yōu)選課堂例、如圖，為一簡(jiǎn)諧波t=0時(shí)刻的波形圖，試畫出介質(zhì)中的a質(zhì)

8、點(diǎn)在此后一段時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)圖象。x/my/mat/sx/m21優(yōu)選課堂 1. 1.從圖象上從圖象上可以得到可以得到哪些物理哪些物理量？量？直接讀?。褐苯幼x取：振幅振幅a波長(zhǎng)波長(zhǎng) 某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移間接求?。洪g接求?。翰ㄋ俨ㄋ賤或頻率或頻率f一段時(shí)間內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)的路程一段時(shí)間內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)的路程22優(yōu)選課堂x(cm)y(cm)0v24681012-2-4-6-8-102求：求：1.振幅振幅a=? 波長(zhǎng)波長(zhǎng)=? 波速波速v=?2. 3秒內(nèi)秒內(nèi)a,b,c質(zhì)點(diǎn)的路程質(zhì)點(diǎn)的路程abcdef4.判斷判斷a,b,c,d,e,f各點(diǎn)的振動(dòng)方向各點(diǎn)的振動(dòng)方向3.這一時(shí)刻這一時(shí)刻,c,f具有相同的具有相

9、同的_,c,d具有相同的具有相同的_23優(yōu)選課堂2、 波的傳播方向波的傳播方向 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向判斷判斷方法一方法一:沿著波的傳播方向沿著波的傳播方向, ,先帶后，后跟前先帶后，后跟前x/my/cm5-50246vqp24優(yōu)選課堂y yx xoovp方法二方法二: :25優(yōu)選課堂y yx xoovp方法三方法三: : 26優(yōu)選課堂方法四方法四: :同側(cè)法同側(cè)法波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向在波形圖的同側(cè)波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向在波形圖的同側(cè)y yx xoovab27優(yōu)選課堂yxoabcdvvvvv28優(yōu)選課堂yxovv29優(yōu)選課堂x/my/m01234vpq30優(yōu)選課堂txtvx

10、x/my/m01234v機(jī)械波的振動(dòng)狀態(tài)和波形以波速勻機(jī)械波的振動(dòng)狀態(tài)和波形以波速勻速傳播。速傳播。31優(yōu)選課堂oyxt t/4/4后的波形圖后的波形圖5t5t/4/4前的波形圖前的波形圖課堂練習(xí)課堂練習(xí)32優(yōu)選課堂4. 波的圖像波的圖像 振動(dòng)圖像振動(dòng)圖像oyxabcde如圖是一列簡(jiǎn)諧橫波如圖是一列簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻的波形圖，試某時(shí)刻的波形圖，試畫出畫出a,b,c,d,e各點(diǎn)的各點(diǎn)的振動(dòng)圖像（從這時(shí)刻振動(dòng)圖像（從這時(shí)刻開始計(jì)時(shí)）開始計(jì)時(shí)）voxt方法：方法：從從 波形圖上找出各點(diǎn)波形圖上找出各點(diǎn)此時(shí)此時(shí)的位移的位移及及振動(dòng)方向振動(dòng)方向?yàn)樵擖c(diǎn)為該點(diǎn)振動(dòng)圖像的振動(dòng)圖像的零時(shí)刻的坐標(biāo)零時(shí)刻的坐標(biāo)，然后順

11、著時(shí)間作圖然后順著時(shí)間作圖acb33優(yōu)選課堂34優(yōu)選課堂a35優(yōu)選課堂y/m x/m x/m t t/s 單一振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)單一振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿波傳播方向的所有質(zhì)點(diǎn)沿波傳播方向的所有質(zhì)點(diǎn)一質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律一質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律表示表示各質(zhì)點(diǎn)各質(zhì)點(diǎn)在在某時(shí)刻某時(shí)刻的位移的位移表示表示一個(gè)質(zhì)點(diǎn)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在在各時(shí)刻各時(shí)刻的位移的位移隨時(shí)間推移隨時(shí)間推移圖象延伸圖象延伸，但已有，但已有的圖象形狀不變的圖象形狀不變隨時(shí)間推移圖象沿傳播方向隨時(shí)間推移圖象沿傳播方向平移平移比喻為一質(zhì)點(diǎn)的比喻為一質(zhì)點(diǎn)的“傳記記錄卡傳記記錄卡”比喻為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的比喻為一個(gè)

12、質(zhì)點(diǎn)的“錄象帶錄象帶”比喻為無數(shù)質(zhì)點(diǎn)某一時(shí)刻比喻為無數(shù)質(zhì)點(diǎn)某一時(shí)刻的的“特寫鏡頭特寫鏡頭”比喻為無數(shù)質(zhì)點(diǎn)某一時(shí)刻比喻為無數(shù)質(zhì)點(diǎn)某一時(shí)刻拍攝的拍攝的“照片照片”根據(jù)下一時(shí)刻的位移來判斷根據(jù)下一時(shí)刻的位移來判斷根據(jù)根據(jù)“質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)原理質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)原理”來判斷來判斷 或沿波傳播的方向平移或沿波傳播的方向平移x=vt36優(yōu)選課堂例例. .一列簡(jiǎn)諧橫波在一列簡(jiǎn)諧橫波在x x軸上傳播軸上傳播,t=0,t=0時(shí)刻的波形圖如時(shí)刻的波形圖如甲圖所示甲圖所示,x=2cm,x=2cm的質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)p p的振動(dòng)圖像如圖乙所示的振動(dòng)圖像如圖乙所示, ,由此可以判斷由此可以判斷( )( )a.a.該波的傳播方向是沿該波的傳播方向

13、是沿x x軸的負(fù)方向軸的負(fù)方向. .b.b.該波在該波在2s2s時(shí)間內(nèi)傳播的距離是時(shí)間內(nèi)傳播的距離是2cm.2cm.c.c.在在t=1.5st=1.5s時(shí)時(shí)p p點(diǎn)的速度最大點(diǎn)的速度最大d.d.在在0 0到到1.5s1.5s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)p p通過的路程是通過的路程是12cm12cmabt/st/s甲甲乙乙37優(yōu)選課堂多解的原因多解的原因:(1)空間的不確定性引起多解問題(波長(zhǎng)不確定)(2)時(shí)間的不確定性引起多解問題(周期不確定)(3) 方向的不確定性引起多解問題(4) 條件的不確定性引起多解問題5. 5.波動(dòng)的多解問題波動(dòng)的多解問題38優(yōu)選課堂(1)空間的不確定性引起多解問題x /cm

14、y/cm0.15va已知：已知：a坐標(biāo)為（坐標(biāo)為（0.0），在），在t=0時(shí)向下振動(dòng)，時(shí)向下振動(dòng)，同時(shí)在同時(shí)在0.15位置有一質(zhì)點(diǎn)處于波峰，問：位置有一質(zhì)點(diǎn)處于波峰，問：這列波的波長(zhǎng)可能是多少？波長(zhǎng)存在最大這列波的波長(zhǎng)可能是多少？波長(zhǎng)存在最大值還是最小值？值還是最小值？a4+n=0.15(n=0,1,2)39優(yōu)選課堂藍(lán)色為某時(shí)刻波形圖，紅色為再經(jīng)藍(lán)色為某時(shí)刻波形圖，紅色為再經(jīng) t= 秒的波形圖，如果波向右傳播秒的波形圖，如果波向右傳播問：?jiǎn)枺簐=? ,f=?x /cmy/cm0.52102(2)時(shí)間的不確定性引起多解問題vt=t4+nt= s210240優(yōu)選課堂(3) (3) 方向的不確定性引

15、起多解問題方向的不確定性引起多解問題已知：已知：綠色為某時(shí)刻波形圖，黑色為再經(jīng)t=0.2s 時(shí)的波形圖,若=2m, t=0.2s, 求：求：v=? , t=?x /cmy/cm2cm向左傳向左傳:向右傳向右傳:x=/4+n=1/2+2n x=3/4+n=3/2+2n (n=0,1,2)v=x/t=?41優(yōu)選課堂123 例例 ： 下圖的實(shí)線是一列簡(jiǎn)諧波在某一時(shí)刻的波形曲下圖的實(shí)線是一列簡(jiǎn)諧波在某一時(shí)刻的波形曲線，經(jīng)線，經(jīng)0.50.5秒后，波形如圖中的虛線所示。該波的周秒后，波形如圖中的虛線所示。該波的周期期 t t 大于大于0.50.5秒秒1 1、如果波是向左傳播的，波速是多大？周期是多大？、如

16、果波是向左傳播的，波速是多大？周期是多大？2 2、如果波是向右傳播的，波速是多大？周期是多大？、如果波是向右傳播的，波速是多大？周期是多大？秒時(shí)秒時(shí)的波形的波形0.5秒秒時(shí)的波形時(shí)的波形0012345642優(yōu)選課堂 如圖所示，實(shí)線是一列簡(jiǎn)諧波在某時(shí)刻如圖所示，實(shí)線是一列簡(jiǎn)諧波在某時(shí)刻的波形圖象，虛線是的波形圖象，虛線是0.2s后它的波形圖象。后它的波形圖象。求這列波可能的傳播速度。求這列波可能的傳播速度。 yx/m 0 1 4 3 2 5課堂練習(xí)課堂練習(xí)43優(yōu)選課堂(4) (4) 條件的不確定性引起多解問題條件的不確定性引起多解問題某時(shí)刻某時(shí)刻 相距相距a的兩點(diǎn)的兩點(diǎn) p 、 q在平衡位置，且在平衡位置，且p 、q之間只有一個(gè)波峰，經(jīng)過時(shí)間之間只有一個(gè)波峰，經(jīng)過時(shí)間t，q第一次到達(dá)波第一次到達(dá)波谷，求：波可能的傳播速度？谷，求：波可能的傳播速度？ pqvp1q1p2q2p3q3p4q444優(yōu)選課堂【例例】一列橫波在一列橫波在x x軸上傳播，軸上傳播，t t1 1=0=0和和t t2 2=0.005s=0.005s時(shí)的波形如圖所示的實(shí)線和虛線時(shí)的波形如圖所示的實(shí)線和虛線. .(1)(1)設(shè)周期大于設(shè)周期大于(t(t2 2-t-t1 1) )，求波速，