2017-2018學(xué)年高中物理第十二章機(jī)械波第2節(jié)波的圖象學(xué)案新人教版選修

1、12.2波的圖象學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.知道波的圖象中橫、縱坐標(biāo)各表示什么物理量2知道什么是波的圖象，能在簡諧波的圖象中讀出質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅、波長、周期等物理量3能根據(jù)某一時(shí)刻波的圖象和波的傳播方向，畫出下一時(shí)刻和前一時(shí)刻的波的圖象，并能指出圖象中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)方向(重點(diǎn))4通過對(duì)波的圖象的意義的了解，培養(yǎng)應(yīng)用數(shù)學(xué)工具表達(dá)物理關(guān)系的能力.波的圖象eq avs4al(先填空)1波的圖象的作法(1)建立坐標(biāo)系：以橫坐標(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表示該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移(2)選取正方向：規(guī)定位移的方向向上為正值，向下為負(fù)值(3)描點(diǎn)：把該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位置

2、畫在坐標(biāo)系里(4)連線：用平滑曲線將各點(diǎn)連接起來就得到了這一時(shí)刻橫波的圖象2橫波圖象的物理意義：波的圖象直觀地表明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橫波圖象的特點(diǎn)：簡諧波的波形為正弦曲線eq avs4al(再判斷)1波的圖象描述了某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移情況()2只有橫波才能畫出波的圖象()3簡諧波中各質(zhì)點(diǎn)做的是簡諧運(yùn)動(dòng)()eq avs4al(后思考)1為什么不同時(shí)刻波的圖象的形狀不同？【提示】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，故不同時(shí)刻波的圖象不同2波中各質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(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)？【提示】不

3、能雖然質(zhì)點(diǎn)做變加速運(yùn)動(dòng)，但是在均勻介質(zhì)中波是勻速傳播的eq avs4al(核心點(diǎn)擊)1對(duì)波的圖象的理解(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)簡諧波的圖象是正(余)弦曲線，是最簡單的一種波，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的最大位移都相等，介質(zhì)中有正弦波傳播時(shí)，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)(3)橫波的圖象形狀與波在傳播過程中介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)某時(shí)刻的分布相似，波形中的波峰即為圖象中的位移正向的最大值，波谷即為圖象中的位移負(fù)向的最大值，波形中通過平衡位置的質(zhì)點(diǎn)在圖象中也恰處于平衡位置2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)

4、，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3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，也可能沿x軸負(fù)向傳播，具有雙向性1如圖1221所示為一列向右傳播的簡諧橫波在某個(gè)時(shí)刻的波形，由圖象可知()圖1221A質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)位移為零B質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)向y方向運(yùn)動(dòng)C質(zhì)點(diǎn)d的振幅是2 cmD質(zhì)點(diǎn)a再經(jīng)過eq f(T,2)通過的路程是4 cmE質(zhì)點(diǎn)a再經(jīng)過eq f(T,2)偏離平衡位置的位移是4 cm【答案】ACD2如圖1222為某一向右傳播的橫波在某時(shí)刻的波形圖，則下列敘述中正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：2

5、3570047】圖1222A經(jīng)過半個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)C將運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)處B M點(diǎn)和P點(diǎn)的振動(dòng)情況時(shí)刻相同CA點(diǎn)比F點(diǎn)先到達(dá)最低位置DB點(diǎn)和D點(diǎn)的振動(dòng)步調(diào)相反EA點(diǎn)和E點(diǎn)的振動(dòng)步調(diào)相同【答案】CDE3.如圖1223所示為一波形圖，波沿x軸負(fù)方向傳播，就標(biāo)明的質(zhì)點(diǎn)而言，速度為正、加速度為負(fù)的質(zhì)點(diǎn)是_圖1223【答案】S對(duì)波的圖象的三點(diǎn)說明(1)在某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移不同，但各質(zhì)點(diǎn)的振幅是相同的(2)每一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)規(guī)律相同，只是后一質(zhì)點(diǎn)比前一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的晚(3)某時(shí)刻波的圖象與經(jīng)過一段時(shí)間后波的圖象十分相似，不同的是波的圖象沿波的傳播方向又延伸了一段距離而已振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象的對(duì)比eq avs4al(先填空)1

6、由波的圖象可獲取的信息知道了一列波在某時(shí)刻的波形圖象，如圖1224所示，能從這列波的圖象中了解到波的情況主要有以下幾點(diǎn)：圖1224(1)可以直接看出在該時(shí)刻沿傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的位移圖線上各點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示的是各點(diǎn)在該時(shí)刻的位移如圖線上的M點(diǎn)的位移是2_cm.(2)可以直接看出在波的傳播過程中介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振幅A，即波的圖象上縱坐標(biāo)最大值的絕對(duì)值，圖中的振幅A4_cm.(3)可以判斷出沿傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向2振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象的比較振動(dòng)圖象波動(dòng)圖象不同點(diǎn)物理意義表示一質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻的位移表示某時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移圖象圖象變化隨時(shí)間延伸隨時(shí)間推移比喻單人舞的錄像抓拍的集體舞照片相同點(diǎn)及聯(lián)

7、系圖象形狀正弦曲線可獲得的信息質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅，位移、加速度的方向聯(lián)系質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是組成波動(dòng)的基本要素eq avs4al(再判斷)1波的圖象是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡()2由波的圖象可以看出質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅()3可以根據(jù)波的傳播方向確定各質(zhì)點(diǎn)某時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向()eq avs4al(后思考)1怎樣從圖形上區(qū)分振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象？【提示】振動(dòng)圖象的橫坐標(biāo)軸是時(shí)間，波動(dòng)圖象的橫坐標(biāo)軸是傳播距離2振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象的物理意義有什么不同？【提示】振動(dòng)圖象表示一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)不同時(shí)刻的位移變化情況，波動(dòng)圖象表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移eq avs4al(核心點(diǎn)擊)波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向跟波的傳播方向存在

8、著必然的聯(lián)系，若知道波的傳播方向，便知道波源的方位，任給一質(zhì)點(diǎn)，我們均可判定它跟隨哪些質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，便知道它的振動(dòng)方向，反之亦然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)，簡稱“上坡下，下坡上”，如圖1225所示圖12252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)的質(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1226所示圖12263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，運(yùn)動(dòng)方向也就知道了，如圖1227甲所示圖12274同側(cè)法質(zhì)點(diǎn)的振

9、動(dòng)方向與波的傳播方向在波的圖象的同一側(cè)如圖1227乙所示，波向右傳播5首首相對(duì)法橫波是條正(余)弦線，峰點(diǎn)、谷點(diǎn)、臨界點(diǎn)，傳播、振動(dòng)方向間，首首相對(duì)(或尾尾相對(duì))“是必然”其意思是：峰點(diǎn)與谷點(diǎn)是振動(dòng)方向改變的臨界點(diǎn)，用箭頭表示傳播與振動(dòng)方向，則在臨界點(diǎn)畫出的箭頭必有“首首相對(duì)”(或尾尾相對(duì))，如圖1228所示圖1228以上五種方法，都是以波的產(chǎn)生或傳播作為依據(jù)，掌握這五種方法，有助于我們理解波的產(chǎn)生和傳播，并且在以后解題中經(jīng)常用到，我們應(yīng)認(rèn)真體會(huì)并掌握4.如圖1229所示為一列簡諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，已知質(zhì)點(diǎn)A在此時(shí)刻的振動(dòng)方向如圖中箭頭所示，則以下說法中正確的是()圖1229A波向左傳播

10、B波向右傳播C質(zhì)點(diǎn)B向上振動(dòng)D質(zhì)點(diǎn)B向下振動(dòng)E質(zhì)點(diǎn)C向上振動(dòng)【答案】ACE5(2014北京高考)一簡諧機(jī)械橫波沿x軸正方向傳播，波長為，周期為T.t0時(shí)刻的波形如圖12210甲所示，a、b是波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)圖乙是波上某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：23570048】甲乙圖12210At0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的加速度最大Bt0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的速度最大 Ct0時(shí)質(zhì)點(diǎn)b的速度最大D圖乙可以表示質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)E圖乙可以表示質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng)【答案】ACE6如圖12211所示為一列簡諧波在某一時(shí)刻的波形，求：圖12211(1)該波的振幅；(2)已知該波向右傳播，說明A，B，C，D各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向【解析】(1)波的圖象上縱坐標(biāo)的最大值就是波的振幅；所以該波的振幅是5 cm.(2)由于該波向右傳播，所以在A，B，