人教版選修34 波的圖像 第1課時(shí) 教案.docx

12.2波的圖象教學(xué)目標(biāo): 1理解波的圖象的意義知道波的圖象的橫、縱坐標(biāo)各表示什么物理量，知道什么是簡(jiǎn)諧波 2能在簡(jiǎn)諧波的圖象中指出波長(zhǎng)和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅3已知某一時(shí)刻某簡(jiǎn)諧波的圖象和波的傳播方向，能畫出下一時(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)難點(diǎn)重點(diǎn)：波的圖象的意義和應(yīng)用難點(diǎn)：對(duì)波的圖象的理解及跟振動(dòng)圖象的區(qū)別教學(xué)過程： 圖象是描述物理過程、物理現(xiàn)象和反映物理規(guī)律的一種簡(jiǎn)單、直觀的方法如已學(xué)習(xí)過的物體的運(yùn)動(dòng)圖象，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象等同樣波動(dòng)的情況也可以用圖象直觀地表示出來 （一）波的圖象 【演示】用波動(dòng)演示儀給出波動(dòng)過程中介質(zhì)中各個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某些時(shí)刻所在的位置，然后定格在某一位置（對(duì)應(yīng)于某一時(shí)刻） 用橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，縱坐標(biāo)y表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移，并規(guī)定在橫波中位移方向向上時(shí)為正值，位移方向向下時(shí)為負(fù)值把各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻所在位置連成曲線，就得到該時(shí)刻的波的圖象 1波的圖象：在波的傳播方向上，介質(zhì)中各振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的波形 波的圖象也稱波形圖或波形曲線 【注意】波的圖象只是在橫波的情況下能直觀地表示出某一時(shí)刻的波形在縱波中，如果規(guī)定質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移方向與波的傳播方向相同時(shí)取正值相反時(shí)取負(fù)值（將質(zhì)點(diǎn)的實(shí)際位移轉(zhuǎn)過90表示在圖上）可以同樣畫出縱波的圖象 2簡(jiǎn)諧波 （1）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成簡(jiǎn)諧波 （2）簡(jiǎn)諧波的圖象是正弦曲線 （3）簡(jiǎn)諧波是一種最基本、最簡(jiǎn)單的波 （二）波的圖象的意義 （可制作多媒體演示課件進(jìn)行演示） 1波的圖象表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于平衡位置的位移 2介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系 3波的圖象（隨時(shí)間）的變化情況 （1）描點(diǎn)作圖法 【例】某一簡(jiǎn)諧橫波在t0時(shí)刻的波形圖如圖的實(shí)線所示若波向右傳播，畫出t/4后和t/4前兩個(gè)時(shí)刻的波的圖象 解析根據(jù)t0時(shí)刻波的圖象及傳播方向，可知此時(shí)刻a、b、c、d、e、f各質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)方向，由各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向可確定出經(jīng)t/4后時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)所在的位置，將這些點(diǎn)所在位置用平滑曲線連接起來，便可得到經(jīng)t/4后時(shí)刻的波的圖象如圖中的虛線（a）所示 同樣道理，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向可確定出t/4前時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)所在位置，于是便可得到t4前時(shí)刻的波的圖象如圖中虛線（b）所示 若波向左傳播，同樣道理可以畫出從t0時(shí)刻開始的t/4后和t/4前兩個(gè)時(shí)刻的波的圖象 （2）圖象平移作圖法 由圖我們可以知道，在質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)，波向前傳播一個(gè)完整的波形的距離，即傳播的距離x12m，因此在t/4內(nèi)，波向前傳播了3m根據(jù)波的傳播過程和傳播的實(shí)質(zhì)，若波向右傳播，把波的原有圖形向右移動(dòng)3m的距離，就得到了t/4后時(shí)刻的波形圖 若波向左傳播，同樣道理可以畫出從t0時(shí)刻開始的t/4后和t/4前兩個(gè)時(shí)刻的波的圖象 在兩種方法中以平移作圖法較為簡(jiǎn)便 波的圖象每經(jīng)過一個(gè)周期的時(shí)間又回復(fù)到原來的波形 4. 從波的圖象上可獲取的物理信息例：如圖3所示為一列簡(jiǎn)諧波在某一時(shí)刻的波的圖象求：(1)該波的振幅和波長(zhǎng)。(2)已知波向右傳播，說明a、b、c、d質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向。(3)畫出經(jīng)過t/4后的波的圖象。解：(1)振幅是質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的最大位移，波長(zhǎng)是兩個(gè)相鄰的峰峰或谷谷之間的距離，所以振幅a5cm，波長(zhǎng)20m。(2)根據(jù)波的傳播方向和波的形成過程，可以知道質(zhì)點(diǎn)b開始的時(shí)間比它左邊的質(zhì)點(diǎn)a要滯后一些，質(zhì)點(diǎn)a已到達(dá)正向最大位移處，所以質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向是向上的，同理可判斷出c、d質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向是向下的。(3)由于波是向右傳播的，由此時(shí)刻經(jīng)t/4后波的圖象，即為此時(shí)刻的波形沿波的傳播方向推進(jìn)/4的波的圖象，如圖4所示。討論：1若已知波速為20m/s，從圖示時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，說出經(jīng)過5s，c點(diǎn)的位移和通過的路程。2若波是向左傳播的，以上問題的答案應(yīng)如何？3從波的圖象可以知道什么？總結(jié)：從波的圖象上可獲取的物理信息是：(1)波長(zhǎng)和振幅。(2)已知波的傳播方向可求各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向。(若已知某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向也可確定波的傳播方向?？梢蕴岢鰡栴}，啟發(fā)學(xué)生思考。)(3)經(jīng)過一段時(shí)間后的波形圖。(4)質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)通過的路程和位移。 5波的圖象與振動(dòng)圖象的區(qū)別 （1）兩種圖象、橫軸坐標(biāo)的意義不同 波的圖象中橫軸表示各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，振動(dòng)圖象中橫軸表示該質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的時(shí)間 （2）兩種圖象描述的對(duì)象不同 波的圖象描述的是某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移，振動(dòng)圖象描述的是某一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻離開平衡位置的位移 （3）兩種圖象相鄰兩個(gè)正向（或負(fù)向）位移最大值之間距離的含義不同 波的圖象中相鄰兩個(gè)正向（或負(fù)向）位移最大值之間距離表示波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離，振動(dòng)圖象中相鄰兩個(gè)正向（或負(fù)向）位移最大值之間距離表示振動(dòng)的周期 【小結(jié)】 波的圖象表示在某一時(shí)刻介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移波有三個(gè)要素：即某一時(shí)刻的波形圖，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向兩個(gè)特性：即雙向性在不注明波的傳播方向時(shí)，波的傳播方向有兩種可能；重復(fù)性經(jīng)過周期的整數(shù)倍時(shí)間后，波形圖完全與原來一樣。例題一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播，圖5所示的實(shí)線和虛線分別為t1和t2兩個(gè)時(shí)刻的波的圖象，已知波速為16m/s。(1)如果波是向右傳播的，時(shí)間間隔(t2-t1)是多少？(2)如果波是向左傳播的，時(shí)間間隔(t2-t1)是多少？解：(1)從波形上看，t2時(shí)刻的虛線波形在t1時(shí)刻的實(shí)線波形的右側(cè)1/4波長(zhǎng)處，再考慮到波的傳播的周期性，所以時(shí)間間隔(t2-t1)為（n+1/4）t。(2)同理，從波形上看，t2時(shí)刻的虛線波形在t1時(shí)刻的實(shí)線波形的左側(cè)3/4波長(zhǎng)處，再考慮到波的傳播的周期性，所以時(shí)間間隔(t2-t1)為（n+3/4）t。課堂練習(xí):1根據(jù)如圖所列的兩圖形，分別判斷它們屬于何種圖形（ ） a（a）是振動(dòng)圖形，（b）是波動(dòng)圖形 b（a）是波動(dòng)圖形，（b）是振動(dòng)圖形 c都是波動(dòng)圖形 d都是振動(dòng)圖形2根據(jù)上題所示圖象，確定圖中a、b兩質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向（ ） aa點(diǎn)向下，b點(diǎn)向上 ba點(diǎn)向上，b點(diǎn)向下 c兩質(zhì)點(diǎn)均向上 d兩質(zhì)點(diǎn)均向下 3波形圖象和振動(dòng)圖象都是正弦或余弦曲線，但物理意義不同：振動(dòng)圖象的物理意義是 ；波動(dòng)圖象的物理意義是 ；從振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象可直接讀出的相同的物理量是 4橫波的圖象中，在波的傳播方向上達(dá)到 的質(zhì)點(diǎn)所在處是波峰，達(dá)到 的質(zhì)點(diǎn)是波谷，波峰和波谷是 出現(xiàn)的 5一列簡(jiǎn)諧波在x軸上傳播，波振動(dòng)周期為0.4s，已知t=0時(shí)刻的波形圖如圖所