人教版高中物理選擇性必修第一冊(cè)機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波課件

第三章機(jī)械波機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波07學(xué)習(xí)目標(biāo)21、掌握質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向的判斷方法2、能區(qū)分振動(dòng)圖像和波的圖像3、能從振動(dòng)圖像和波的圖像中提取已知信息一

質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向的判斷方法

判斷波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的問題是個(gè)比較難的問題，在高考試中出現(xiàn)的幾率較多。根據(jù)波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向的關(guān)系，現(xiàn)給出幾種常用的判斷方法：1、微平移法2、質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)法（前帶后法）3、上下坡法4、同側(cè)法5、特殊點(diǎn)法6、“三角形”法

1、微平移法

所謂微平移法，將波形曲線沿波的傳播方向做微小平移，如圖所示的P(Q)點(diǎn)，移動(dòng)后它比原來的位置高(低)了，說明經(jīng)過極短的一段時(shí)間它向上(下)運(yùn)動(dòng)了.這種方法叫微平移法.這種方法可以由波的傳播方向判斷某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，也可以由振動(dòng)方向判斷波的傳播方向.

典例體驗(yàn)

例1、如圖所示的是某橫波的圖像，由圖可知（）

Ａ、若波向右傳播，則質(zhì)點(diǎn)Ｂ正向右運(yùn)動(dòng)Ｂ、若波向右傳播，則質(zhì)點(diǎn)Ｃ正向左運(yùn)動(dòng)Ｃ、若波向左傳播，則質(zhì)點(diǎn)Ｄ正向下運(yùn)動(dòng)Ｄ、若波向左傳播，則質(zhì)點(diǎn)Ｂ正向上運(yùn)動(dòng)解析：由波的實(shí)質(zhì)可知，質(zhì)點(diǎn)只能在自己的平衡位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并不隨波遷移，所以Ａ、Ｂ選項(xiàng)均不正確。當(dāng)波向左傳播時(shí)，根據(jù)圖像平移法，將實(shí)線波形向左微平移△x，得到虛線波形（上圖右），可見圖像平移后質(zhì)點(diǎn)Ｂ、Ｄ的新位置在原位置的下方，故正確選項(xiàng)因?yàn)椋谩?、質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)法

由波的形成傳播原理可知，后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)總是重復(fù)先振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，且波總是由前面先振動(dòng)的點(diǎn)向后面振動(dòng)的點(diǎn)傳播的，即前帶后。典例體驗(yàn)

例2、如圖所示，已知波向右傳播，請(qǐng)判斷質(zhì)點(diǎn)A、B、C、D、E的振動(dòng)方向。

解析：應(yīng)用質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)法：因?yàn)椴ǖ膫鞑ミ^程是振動(dòng)形式的傳播，當(dāng)介質(zhì)中的某一質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)時(shí)，必然帶動(dòng)其周圍相鄰的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，這些質(zhì)點(diǎn)又依次帶動(dòng)各自相鄰的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，依次類推，振動(dòng)就逐漸傳播開來形成波。所以沿波傳播的方向，各質(zhì)點(diǎn)的步調(diào)是依次落后的，總是前一質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后一相鄰質(zhì)點(diǎn)，后一質(zhì)點(diǎn)總是力圖跟上帶動(dòng)其振動(dòng)的前一相鄰質(zhì)點(diǎn)的并重復(fù)其運(yùn)動(dòng)。由圖像可知波由左向右傳播，則A點(diǎn)的前一個(gè)點(diǎn)應(yīng)該在其下面的F點(diǎn)。而F點(diǎn)只能帶動(dòng)A點(diǎn)往下運(yùn)動(dòng)。同理B、C的前一質(zhì)點(diǎn)在B、C的上面，所以B、C向上運(yùn)動(dòng)，E、D兩點(diǎn)的前一點(diǎn)在E、D下面，所以E、D向下運(yùn)動(dòng)。3、上下坡法

沿波的傳播方向看去，“上坡”處的質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)；“下坡”處的質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)，簡(jiǎn)稱“上坡下，下坡上”。

例3、如圖所示，已知波向右傳播，請(qǐng)判斷質(zhì)點(diǎn)A、B、C、D、E的振動(dòng)方向。

解析：沿著波的傳播方向看，質(zhì)點(diǎn)Ａ、Ｅ、Ｄ在上坡處，質(zhì)點(diǎn)Ｂ、Ｃ在下坡處，由上坡下，下坡上可知質(zhì)點(diǎn)Ａ、Ｅ、Ｄ向下振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)Ｂ、Ｃ向上振動(dòng)。4、同側(cè)法

在波的圖上的某一點(diǎn)，沿豎直方向畫出一個(gè)箭頭表示質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，并在同一點(diǎn)沿水平方向畫個(gè)箭頭表示波的傳播方向，那么這兩個(gè)箭頭總在曲線的同側(cè)。如圖典例體驗(yàn)

例4、如圖所示，O是波源，a、b、c、d是波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，且Oa=ab=bc=cd=3m，開始各質(zhì)點(diǎn)均靜止在平衡位置，t=0時(shí)波源O開始向上做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，振幅是0.1米，波沿Ox方向傳播，波長(zhǎng)是8米，當(dāng)O振動(dòng)了一段時(shí)間后，經(jīng)過的路程是0.5米，則各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向是：A、a質(zhì)點(diǎn)向上B、b質(zhì)點(diǎn)向上C、c質(zhì)點(diǎn)向下D、d質(zhì)點(diǎn)向下解析：由題意O經(jīng)過路程是0.5米時(shí)，波的傳播經(jīng)過了5/4個(gè)周期，波形如圖：從圖中可以看出來a點(diǎn)的振動(dòng)方向是向上的，所以此題選A5、特殊點(diǎn)法

所謂特殊點(diǎn)法就是逆著波的傳播方向，在質(zhì)點(diǎn)A的附近找一個(gè)相鄰的質(zhì)點(diǎn)B，若質(zhì)點(diǎn)B的位置在質(zhì)點(diǎn)A的正方向處，則A質(zhì)點(diǎn)應(yīng)向正方向運(yùn)動(dòng)；反之，則向負(fù)方向運(yùn)動(dòng).如圖所示，圖中的質(zhì)點(diǎn)A應(yīng)向y軸的正方向運(yùn)動(dòng)（質(zhì)點(diǎn)B先于質(zhì)點(diǎn)A振動(dòng)，A要跟隨B振動(dòng)）。典例體驗(yàn)例5、一自右向左傳播的簡(jiǎn)諧波，問：a,，b的振動(dòng)方向如何？

分析：波自右向左傳播，波源在右側(cè)，a質(zhì)點(diǎn)附近逆著波的傳播方向一側(cè)的d比a的位置低，所以a的振動(dòng)方向向下。同理，b的振動(dòng)方向向上。6、“三角形”法

在波形圖線和x軸圍成的丘狀圖形內(nèi)畫一個(gè)三角△abc，其中底邊bc和x軸重合，如圖所示，如果波沿x軸正方向傳播，那么在bc邊上畫上一個(gè)沿x軸正方向的箭頭，在三角形的其他兩個(gè)邊也畫上和bc邊箭頭繞向一致的箭頭.那么，在OA波形圖上的所有質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向就和它相鄰的ab邊上箭頭的方向大體一致，即豎直向下的方向.這樣的方法同樣適用于對(duì)x軸下方各質(zhì)點(diǎn)位移為負(fù)值時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向的判斷.二

振動(dòng)圖像和波動(dòng)圖像對(duì)比分析振動(dòng)圖象波動(dòng)圖象研究對(duì)象一個(gè)質(zhì)點(diǎn)介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)研究?jī)?nèi)容一質(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)律圖線x/mT t/sy/mλ x/m物理意義表示一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移表示各質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的位移圖象的意義一個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移隨時(shí)間變化的情況介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻偏離平衡位置位移的情況圖線變化原有圖象的延伸，形狀不變隨時(shí)間推移圖象沿傳播方向平移形象記憶①比喻為一質(zhì)點(diǎn)的“傳記記錄卡”②比喻為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的“錄象帶”①比喻為無數(shù)質(zhì)點(diǎn)某一時(shí)刻的“特寫鏡頭”②比喻為無數(shù)質(zhì)點(diǎn)某一時(shí)刻拍攝的“照片”確定質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向根據(jù)下一時(shí)刻的位移來判斷根據(jù)“質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)原理”來判斷“一分、一看、二找”巧解波的圖像與振動(dòng)圖像的綜合類問題16分清楚是振動(dòng)圖像還是波動(dòng)圖像，關(guān)鍵是看橫坐標(biāo)是x還是t看清楚橫縱坐標(biāo)的單位，尤其是單位前面的數(shù)量級(jí)一找波動(dòng)圖線對(duì)應(yīng)的時(shí)刻；二找振動(dòng)圖像對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)一分一看二找【例6】質(zhì)點(diǎn)O振動(dòng)形成的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸方向傳播，t=0時(shí)刻的波形圖如圖甲所示，在x=4m處的質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖象如圖乙所示，則（）A．該波的頻率為0.25HzB．該波的傳播速度為200m/sC．該波沿x軸負(fù)向傳播D．經(jīng)過0.1s質(zhì)點(diǎn)P沿x軸負(fù)向傳播20mBC1.已知質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷傳播方向思路：（1）確認(rèn)y-x的振動(dòng)時(shí)刻。（2）一對(duì)照：相同時(shí)刻y-x中x-t所描述的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)振動(dòng)方向（3）根據(jù)該質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷y-x的傳播方向及求解相關(guān)物理量?！纠?】一列沿著x軸負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，在t=0時(shí)刻的波形如圖甲所示，圖甲中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．圖乙表示質(zhì)點(diǎn)L的振