《2018-2019高中物理 第12章 機(jī)械波 12.2 波的圖象課件 新人教版選修3-4.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第12章 機(jī)械波 12.2 波的圖象課件 新人教版選修3-4.ppt（65頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2 波的圖象,【自主預(yù)習(xí)】 1.波的圖象: (1)波的圖象的畫法: ①建立坐標(biāo)系:用橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各質(zhì) 點(diǎn)的_________,用縱坐標(biāo)y表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡 位置的_____。,平衡位置,位移,,②選取正方向:選取質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的某一個(gè)方向?yàn)開(kāi)___的正 方向。 ③描點(diǎn):把某一時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的_____畫在坐標(biāo)系里。 ④連線:用一條_____的線把描出的點(diǎn)連接起來(lái)就是此 時(shí)波的圖象。,y軸,位移,平滑,,(2)波的圖象的特點(diǎn): ①波的圖象也稱波形圖,簡(jiǎn)稱_____,如果波形是正弦曲 線,這樣的波叫作_____波,也稱為_(kāi)____波。 ②介質(zhì)中有正弦波傳播時(shí),介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)做_____

2、運(yùn)動(dòng)。 ③波的圖象的周期性:相隔時(shí)間為周期整數(shù)倍的兩時(shí)刻 的波形完全_____,即波形的出現(xiàn)具有_____性。,波形,正弦,簡(jiǎn)諧,簡(jiǎn)諧,相同,周期,,④波的傳播方向的雙向性:在不指定波的傳播方向時(shí), 圖象中的波可能沿x軸_____傳播,也可能沿x軸_____ 傳播,遇到此類問(wèn)題時(shí)我們應(yīng)對(duì)這兩種情況進(jìn)行分類 分析。,正向,負(fù)向,,2.波的圖象和振動(dòng)圖象: (1)波的圖象表示介質(zhì)中的“各個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在_________ _____的位移。 (2)振動(dòng)圖象表示介質(zhì)中“某個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在_________的 位移。,“某一時(shí),刻”,各個(gè)時(shí)刻,,【預(yù)習(xí)小測(cè)】 1.關(guān)于波的圖象的物理意義,下列說(shuō)法中正確的 是 (

3、) A.表示某一時(shí)刻某一質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移 B.表示各個(gè)時(shí)刻某一質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移 C.表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移 D.表示各個(gè)時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移,,【解析】選C。波的圖象的物理意義是表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn),相對(duì)平衡位置的位移,C正確。,,2.如圖所示是一列簡(jiǎn)諧波在某一時(shí)刻的波形圖, 則 ( ) A.只有B、D有相同振幅 B.只有A、F有相同振幅 C.只有A、C、F有相同的振幅 D.所有各質(zhì)點(diǎn)的振幅都相同,,【解析】選D。波傳播過(guò)程中,各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)過(guò)程是對(duì)波源振動(dòng)的重復(fù),所以振幅都相同,D正確。,,3.判斷如圖所示的兩圖象屬于何種圖象 ( ),,A.甲是振動(dòng)圖象,

4、乙是波動(dòng)圖象 B.甲是波動(dòng)圖象,乙是振動(dòng)圖象 C.都是波動(dòng)圖象 D.都是振動(dòng)圖象,,【解析】選B。區(qū)別波動(dòng)圖象和振動(dòng)圖象是看橫坐標(biāo)軸是空間軸還是時(shí)間軸,橫坐標(biāo)是空間軸時(shí)為波動(dòng)圖象,橫坐標(biāo)是時(shí)間軸時(shí)為振動(dòng)圖象,B正確。,主題一 波的圖象 【互動(dòng)探究】 用波動(dòng)演示器演示橫波,如圖所示。觀察此橫波并思考以下問(wèn)題:,,(1)形成凹凸相間波形的原因是什么? 提示:先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng),后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)先振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),但后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)落后于先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),導(dǎo)致同一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)對(duì)平衡位置的位移不同,故形成了凹凸相間的形狀。,,(2)波的圖象是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡嗎?波的圖象的物理意義是什么? 提示:波的圖

5、象不是描述質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。它是描述在波的傳播方向上的介質(zhì)中的各質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻偏離平衡位置的位移。,(3)為什么不同時(shí)刻波的圖象的形狀不同?波的圖象是否具有周期性? 提示:①在波的傳播過(guò)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各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移隨時(shí)間做周期性的變化,故波的圖象也做周期性的變化,經(jīng)過(guò)一個(gè)周期,波的圖象復(fù)原一次。,,(4)波動(dòng)演示器演示的是橫波的圖象,能否畫出縱波的圖象? 提示:能。波的圖象是一種數(shù)學(xué)的表示方法,只是在橫波的情況下能直觀地表示出波形。在縱波中,如彈簧波,如果規(guī)定質(zhì)點(diǎn)的位移方向向右時(shí)為正,向左時(shí)為負(fù),同樣可以畫出正弦或余

6、弦形狀的圖象,只是縱波的圖象與縱波的形狀無(wú)相同之處。,,,(5)判斷波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向關(guān)系的方法有哪些? 提示:①上、下坡法: a.圖象:,,b.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(jiǎn)稱“上坡下、下坡上”。 ②同側(cè)法: a.圖象:,,b.在波的圖象上某一點(diǎn),沿豎直方向畫出箭頭表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向,并設(shè)想在同一點(diǎn)沿水平方向畫一個(gè)箭頭表示波的傳播方向,那么這兩個(gè)箭頭總是在曲線的同側(cè)。,,③微小平移法: a.圖象:,,b.如圖所示,實(shí)線為t時(shí)刻的波形圖,沿波的傳播方向平 移一微小距離Δx,使Δx< λ,得到(t+Δt)(Δt< T) 時(shí)刻的波形圖,如虛線所示,即t時(shí)刻的

7、質(zhì)點(diǎn)由P1(P2)位 置經(jīng)過(guò)Δt的微小時(shí)間運(yùn)動(dòng)到P1′(P′2)的位置。這樣, 我們就可以判斷質(zhì)點(diǎn)在t時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向了。,,【探究總結(jié)】 1.簡(jiǎn)諧橫波的特點(diǎn): (1)橫波的圖象形狀與波在傳播過(guò)程中介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)某時(shí)刻的分布相似。 (2)波形中的波峰即為圖象中的位移正向的最大值,波谷即為圖象中位移負(fù)向的最大值。 (3)波形中通過(guò)平衡位置的質(zhì)點(diǎn)在圖象中也恰處于平衡位置。,,2.由波的圖象獲得的三點(diǎn)信息: (1)可以直接看出在該時(shí)刻沿傳播方向上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移。 (2)可以直接看出在波的傳播過(guò)程中各質(zhì)點(diǎn)的振幅A。 (3)可以判斷出沿傳播方向各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向。,,【典例示范】 如圖所示為一列簡(jiǎn)諧

8、橫波在某一時(shí)刻的波的圖象,求:,,(1)該波的振幅。 (2)已知波向右傳播,說(shuō)明A、B、C、D質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向。,,【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)波的振幅跟質(zhì)點(diǎn)的振幅相同。 (2)橫波的傳播方向跟質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向垂直。,,【解析】(1)波的振幅即質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅,由圖象可知波的振幅為5cm。 (2)波向右傳播,A點(diǎn)在最大位移處,A點(diǎn)速度為零,由同側(cè)法可確定質(zhì)點(diǎn)B振動(dòng)方向向上,C向下,D向下。 答案:(1)5cm (2)A速度為零,B向上,C向下,D向下,,【探究訓(xùn)練】 1.(2018滁州高二檢測(cè))一列簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波某時(shí)刻的波形圖如圖所示,波源的平衡位置坐標(biāo)為x=0。當(dāng)波源質(zhì)點(diǎn)處于其平衡位

9、置上方且向下運(yùn)動(dòng)時(shí),介質(zhì)中平衡位置坐標(biāo)x=2m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.在其平衡位置下方且向下運(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),,【解析】選A。波源和x=2m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向始終相反,步調(diào)反向,判斷A正確。,,2.(多選)(2018?？诟叨z測(cè))圖中畫出了一列向右 傳播的橫波在某個(gè)時(shí)刻的波形圖線,由圖線可知 ( ) A.質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)的位移是零 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2cm D.質(zhì)點(diǎn)d此時(shí)的加速度沿正方向,,【解析】選A、C、D。此時(shí)質(zhì)點(diǎn)b剛好位于平衡位置,故位移為零,A項(xiàng)正確;由波向右傳

10、播,知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)b應(yīng)向+y方向運(yùn)動(dòng),故B項(xiàng)錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)d與其余各點(diǎn)的振幅都是2cm,所以C項(xiàng)正確;質(zhì)點(diǎn)d此時(shí)應(yīng)向下運(yùn)動(dòng),即遠(yuǎn)離平衡位置,所以加速度應(yīng)指向平衡位置,即沿正方向,則D項(xiàng)正確。,,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 如圖所示為一列橫波在某時(shí)刻的波形圖,已知波向右傳播。則下列敘述正確的是 ( ),,A.經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間,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)情況時(shí)刻相同 C.O點(diǎn)比M點(diǎn)先到達(dá)最低位置 D.B、D兩點(diǎn)的振動(dòng)步調(diào)相反,,【解析】選D。質(zhì)點(diǎn)不隨波移動(dòng),A錯(cuò)誤;此時(shí)M點(diǎn)和P點(diǎn)的振動(dòng)方向相反,B錯(cuò)誤;O點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng),而M點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),故M點(diǎn)先到達(dá)最低位置,C錯(cuò)誤;B、D兩點(diǎn)的振動(dòng)步調(diào)相反,D正

11、確。,,主題二 波的圖象和振動(dòng)圖象 【互動(dòng)探究】 1.完成下列表格,比較波的圖象與振動(dòng)圖象的不同點(diǎn)。,,提示:,一質(zhì)點(diǎn),時(shí)間,空間分布規(guī)律,,2.波的圖象和振動(dòng)圖象的相同點(diǎn)有哪些? 提示:(1)圖象形狀相同,都是正弦曲線。 (2)由圖象可確定質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅、位移、加速度的方向。,,【探究總結(jié)】 振動(dòng)圖象與波的圖象 (1)區(qū)別振動(dòng)圖象與波的圖象可以從研究的對(duì)象、坐標(biāo)軸的物理意義等來(lái)區(qū)別:振動(dòng)圖象研究的對(duì)象是一個(gè)質(zhì)點(diǎn),而波的圖象研究的是各個(gè)質(zhì)點(diǎn);振動(dòng)圖象的橫軸表示振動(dòng)的時(shí)間,而波的圖象的橫軸表示質(zhì)點(diǎn)的平衡位置。,,(2)將質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象與波的圖象聯(lián)系起來(lái):它們的振幅、振動(dòng)周期(或頻率)相同。,,【

12、典例示范】 一列簡(jiǎn)諧波在t=0時(shí)刻的波形圖如圖甲所示,圖乙表示該波傳播的介質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)此后一段時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)圖象,則 ( ),,A.若波沿x軸正方向傳播,乙圖可能是a點(diǎn)的振動(dòng)圖象 B.若波沿x軸正方向傳播,乙圖可能是b點(diǎn)的振動(dòng)圖象 C.若波沿x軸正方向傳播,乙圖可能是c點(diǎn)的振動(dòng)圖象 D.若波沿x軸正方向傳播,乙圖可能是d點(diǎn)的振動(dòng)圖象,,【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn): (1)根據(jù)乙圖判定t=0時(shí)刻位于平衡位置的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向。 (2)根據(jù)甲圖由同側(cè)法可判定沿y軸正方向振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)。,【解析】選B。在乙圖的振動(dòng)圖象中,t=0時(shí)質(zhì)點(diǎn)在平衡位置且向y軸正方向運(yùn)動(dòng),在平衡位置的點(diǎn)只有b、d,故選項(xiàng)A、C

13、錯(cuò)誤;因題干中未給出波的傳播方向,此時(shí)還不知b、d的運(yùn)動(dòng)方向。若波沿x正向傳播,波源在左側(cè),b、d兩點(diǎn)都是在其左側(cè)點(diǎn)的帶動(dòng)下振動(dòng)的,b左側(cè)的點(diǎn)在其上方,因此b質(zhì)點(diǎn)正向上運(yùn)動(dòng),符合要求,選項(xiàng)B正確;d左側(cè)的點(diǎn)在其下方,d質(zhì)點(diǎn)正向下運(yùn)動(dòng),不符合要求,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,,【探究訓(xùn)練】 1.(多選)(2018南京高二檢測(cè))一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖如圖甲所示,圖中P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為x=1.5m和x=4.5m。P點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖乙所示。Q點(diǎn)的振動(dòng)圖象可能是下列四幅圖中的 ( ),,,【解析】選B、C。本題考查波的傳播。P、Q兩點(diǎn)間的距離為3m。當(dāng)波沿x軸正方向傳播時(shí),P在平衡位置向上振動(dòng)時(shí),Q點(diǎn)

14、應(yīng)處于波峰,B對(duì)。當(dāng)波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí),P點(diǎn)處于向上振動(dòng)時(shí),Q點(diǎn)應(yīng)處于波谷,C對(duì)。,,2.(多選)(2018南陽(yáng)高二檢測(cè))如圖甲是一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0.01s時(shí)刻的波形圖,圖乙是質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖象,則下列說(shuō)法正確的是 ( ),,A.t=0.005s時(shí),1m

15、動(dòng),由波動(dòng)圖象可 知,t=0.005s時(shí),質(zhì)點(diǎn)P在波谷處,Q在波峰處,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P 向平衡位置運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)Q由波峰向平衡位置運(yùn)動(dòng),故1m

16、刻的波形如圖甲所示。圖甲中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖乙所示。由圖可知( ),,A.該波的振幅為0.5m B.該波的振幅為1m C.圖乙可能是質(zhì)點(diǎn)L的振動(dòng)圖象 D.圖乙可能是質(zhì)點(diǎn)N的振動(dòng)圖象,,【解析】選A、C。由圖象知波的振幅為0.5m,A正確、B錯(cuò)誤;由圖乙可知質(zhì)點(diǎn)在t=0時(shí)刻向y軸正向運(yùn)動(dòng),結(jié)合圖甲波的圖象可判定是L質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象,C正確、D錯(cuò)誤。,,2.(2018濰坊高二檢測(cè))振源A帶動(dòng)細(xì)繩上下振動(dòng),某時(shí)刻在繩上形成的橫波波形如圖所示,規(guī)定繩上各質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?從波傳播到繩上P點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí),能表示P點(diǎn)振動(dòng)圖象的是圖中的 ( ),,,【解析】選C。由波形圖可知,此時(shí)波動(dòng)剛傳到Q點(diǎn),Q點(diǎn)的起振方向向上,因各點(diǎn)的起振方向相同,故P點(diǎn)應(yīng)從平衡位置向上振動(dòng),故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。,,【通法悟道】解決波的圖象與振動(dòng)圖象的方法 (1)分清圖象類型,明確是振動(dòng)圖象還是波的圖象。 (2)結(jié)合題意看清是哪一時(shí)刻的波形圖,再看振動(dòng)圖象中這一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)正在向哪一個(gè)方向振動(dòng),再由振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系來(lái)確定是哪一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象。反之亦可根據(jù)振動(dòng)圖象,畫出某一時(shí)刻的波形圖。,,(3)波的傳播具有雙向性,對(duì)于波的傳播方向不明確的,應(yīng)分情況討論。 (4)波具有周期性。,【課堂小結(jié)】,