高中物理 第12章第2節(jié)《波的圖象》教學(xué)用 新人教版選修3-4

1、.想一想想一想1. 機械波的形成原因是什么？機械波的形成原因是什么？ 由于介質(zhì)之間存在著相互作用力，作為波源的質(zhì)點由于介質(zhì)之間存在著相互作用力，作為波源的質(zhì)點就帶動周圍質(zhì)點振動，波源周圍的質(zhì)點獲得能量后，就帶動周圍質(zhì)點振動，波源周圍的質(zhì)點獲得能量后，再帶動鄰近質(zhì)點振動。再帶動鄰近質(zhì)點振動。 知識回顧2. 機械波的傳播特點是什么？機械波的傳播特點是什么？ 機械波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點只是在各自機械波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點只是在各自的平衡位置附近振動。并不隨波的傳播而遷移，它向的平衡位置附近振動。并不隨波的傳播而遷移，它向前傳播的是振動的形式和振動的能量。各質(zhì)點在振動前傳播的是振動的形

2、式和振動的能量。各質(zhì)點在振動時有時間上的先后。時有時間上的先后。.4. 4. 機械波的分類及特點是什么？機械波的分類及特點是什么？ 機械波分為橫波和縱波。質(zhì)點振動方向機械波分為橫波和縱波。質(zhì)點振動方向跟波的傳播方向垂直的波叫橫波；橫波有波跟波的傳播方向垂直的波叫橫波；橫波有波峰和波谷。質(zhì)點振動方向跟波的傳播方向在峰和波谷。質(zhì)點振動方向跟波的傳播方向在同一直線上的波，叫縱波；縱波有疏部和密同一直線上的波，叫縱波；縱波有疏部和密部。部。3. 3.機械波的實質(zhì)是什么機械波的實質(zhì)是什么? ?(1) (1) 傳播波源的振動形式傳播波源的振動形式（2 2 ) ) 傳播波源的能量和信息傳播波源的能量和信息.

3、簡諧運動的振動圖象簡諧運動的振動圖象6. 用什么方法得到的簡諧運動的振動圖象？用什么方法得到的簡諧運動的振動圖象？頻閃照片法頻閃照片法 描圖記錄法描圖記錄法 5. 振動圖象的橫坐標表示的是什么？振動圖象的橫坐標表示的是什么？縱坐標表示的是什么？縱坐標表示的是什么？橫坐標：振動時間橫坐標：振動時間t縱坐標：振子相對于平衡位置的位移縱坐標：振子相對于平衡位置的位移. 機械波在傳播過程中，介質(zhì)中的大量機械波在傳播過程中，介質(zhì)中的大量質(zhì)點都在平衡位置附近重復(fù)波源的振動。質(zhì)點都在平衡位置附近重復(fù)波源的振動。但由于他們振動步調(diào)不一致。所以在某但由于他們振動步調(diào)不一致。所以在某一時刻介質(zhì)中各質(zhì)點對平衡位置的

4、位移一時刻介質(zhì)中各質(zhì)點對平衡位置的位移各不相同。為了從總體上形象地描繪出各不相同。為了從總體上形象地描繪出波的運動情況，可以應(yīng)用圖象的方法。波的運動情況，可以應(yīng)用圖象的方法。即用圖象來描述波在傳播過程中某時刻即用圖象來描述波在傳播過程中某時刻的運動情況。的運動情況。導(dǎo)入新課.第二節(jié)第二節(jié) 波的圖象波的圖象. 1. 1.我們可以用照像機把波的形狀攝下來，我們可以用照像機把波的形狀攝下來，就是按下就是按下快門瞬間快門瞬間各個質(zhì)點離開各自平衡各個質(zhì)點離開各自平衡位置時的情形。我們就把這些質(zhì)點連成曲位置時的情形。我們就把這些質(zhì)點連成曲線，就是該時刻的波的圖象。線，就是該時刻的波的圖象。如何繪制圖象？如

5、何繪制圖象？2.2.實驗、列表、建立坐標系、描點、連線實驗、列表、建立坐標系、描點、連線.橫波動畫展示.1. 1.建立平面坐標系，確定各軸所表示的物理量建立平面坐標系，確定各軸所表示的物理量橫坐標橫坐標表示在波的傳播方向上介質(zhì)中各質(zhì)點表示在波的傳播方向上介質(zhì)中各質(zhì)點的平衡位置的平衡位置縱坐標縱坐標表示某一時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的表示某一時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的位移。位移。波動情況的圖象表示法波動情況的圖象表示法X平衡位置平衡位置正方向正方向Y位移位移負方向負方向2.2.根據(jù)已知條件描點根據(jù)已知條件描點. 3. 3. 縱坐標和橫坐標都是同一時刻的空間坐標，縱坐標和橫坐標都是同一時刻的空間坐標，連

6、接各位移矢量的末端所得到的平滑曲線就形連接各位移矢量的末端所得到的平滑曲線就形成了波的圖象。成了波的圖象。波動情況的圖象表示法波動情況的圖象表示法Y位移X平衡位置O 波的圖象是在波的傳播方向上，波的圖象是在波的傳播方向上，介質(zhì)中各振動質(zhì)點在某一時刻的介質(zhì)中各振動質(zhì)點在某一時刻的波形圖簡稱波形波形圖簡稱波形.本圖中規(guī)定位移的方向向上為正方向本圖中規(guī)定位移的方向向上為正方向甲甲 橫波的圖象橫波的圖象 乙乙 繩上的橫波繩上的橫波.2.2.簡諧波簡諧波：波形圖象是正弦曲線或余：波形圖象是正弦曲線或余弦曲線的波叫正弦波，也叫簡諧波。弦曲線的波叫正弦波，也叫簡諧波。 (2) (2)簡諧波是一種最基本、最簡

7、單的波簡諧波是一種最基本、最簡單的波. . (1)(1)簡諧波的波源做的是簡諧振動；簡諧波的波源做的是簡諧振動；（出現(xiàn)正、余弦兩種曲線是由于所選計時（出現(xiàn)正、余弦兩種曲線是由于所選計時起點不同。以平衡位置開始計時，得到的起點不同。以平衡位置開始計時，得到的是正弦曲線，如果以物體在最大位移處開是正弦曲線，如果以物體在最大位移處開始計時，則得到的是余弦曲線）始計時，則得到的是余弦曲線） 簡諧波是一種理想化模型簡諧波是一種理想化模型, ,傳播過程中無傳播過程中無能量損失能量損失. .（實際上離波源越遠能量越小振幅越?。▽嶋H上離波源越遠能量越小振幅越?。? 波的圖象表示了怎樣的物理意義？波的圖象表示

8、了怎樣的物理意義？探究探究 波的圖象表示介質(zhì)中的波的圖象表示介質(zhì)中的各個質(zhì)點各個質(zhì)點在在同一時刻同一時刻偏離各自平衡位置的情況。偏離各自平衡位置的情況。由波的圖象的畫法可以知道：由波的圖象的畫法可以知道： 對對橫波橫波而言圖象反映了某時刻介質(zhì)而言圖象反映了某時刻介質(zhì)中各個質(zhì)點在空間的實際分布情況。中各個質(zhì)點在空間的實際分布情況。.本圖中規(guī)定位移的方向向上為正方向本圖中規(guī)定位移的方向向上為正方向甲甲 橫波的圖象橫波的圖象 乙乙 繩上的橫波繩上的橫波. 從波的圖象上可獲取哪些物理信息？從波的圖象上可獲取哪些物理信息？ a a、可以直接看出在該時刻沿傳播方向上各、可以直接看出在該時刻沿傳播方向上各個

9、質(zhì)點的位移大小和方向個質(zhì)點的位移大小和方向 方法是：找到圖線上各點的縱坐標，則該方法是：找到圖線上各點的縱坐標，則該縱坐標的值表示的是各點在該時刻的位移?？v坐標的值表示的是各點在該時刻的位移。 b b、可以看出在波的傳播過程中介質(zhì)中各、可以看出在波的傳播過程中介質(zhì)中各質(zhì)點的振幅質(zhì)點的振幅A A 方法是：波動圖線上縱坐標最大值的絕對方法是：波動圖線上縱坐標最大值的絕對值就是介質(zhì)中各質(zhì)點的振幅。值就是介質(zhì)中各質(zhì)點的振幅。 c. c.某一時刻各質(zhì)點的加速度、回復(fù)力的方向某一時刻各質(zhì)點的加速度、回復(fù)力的方向以及不同質(zhì)點加速度、回復(fù)力的大小關(guān)系以及不同質(zhì)點加速度、回復(fù)力的大小關(guān)系.XtOYXO振動圖象振

10、動圖象波的圖象波的圖象.振動圖象振動圖象波動圖象波動圖象項目項目圖象圖象研究對象研究對象一個振動質(zhì)點一個振動質(zhì)點所有振動質(zhì)點所有振動質(zhì)點研究內(nèi)容研究內(nèi)容一個質(zhì)點的位移隨一個質(zhì)點的位移隨時間的變化規(guī)律時間的變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律的空間分布規(guī)律物理意義物理意義反映一個質(zhì)點在反映一個質(zhì)點在各個時刻的位移各個時刻的位移反映某一時刻反映某一時刻各個質(zhì)點的位移各個質(zhì)點的位移周期性周期性橫軸上一段完整曲線橫軸上一段完整曲線的距離表示一個周期的距離表示一個周期T橫軸上一段完整曲線橫軸上一段完整曲線的距離表示一個波長的距離表示一個波長運動特點運動特點簡諧運動簡諧運動單個質(zhì)點：簡諧運動

11、單個質(zhì)點：簡諧運動整體：勻速直線運動整體：勻速直線運動由圖直接讀出由圖直接讀出振幅振幅A，波長，波長振幅振幅A，周期，周期T.確定質(zhì)點確定質(zhì)點運動方向運動方向形象記憶形象記憶圖線變化圖線變化物理意義物理意義y/m x/m 圖線圖線研究內(nèi)容研究內(nèi)容研究對象研究對象波動圖象波動圖象振動圖象振動圖象 t/s單一振動質(zhì)點單一振動質(zhì)點沿波傳播方向的所有質(zhì)點沿波傳播方向的所有質(zhì)點一質(zhì)點的位移隨時間的變化規(guī)律一質(zhì)點的位移隨時間的變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律表示表示各質(zhì)點各質(zhì)點在在某時刻某時刻的位移的位移表示表示一個質(zhì)點一個質(zhì)點在在各時刻各時刻的位移的位移隨時間推移隨時間推

12、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間推移圖象沿傳播方向隨時間推移圖象沿傳播方向平移平移比喻為一質(zhì)點的比喻為一質(zhì)點的“傳記記錄卡傳記記錄卡”比喻為一個質(zhì)點的比喻為一個質(zhì)點的“錄象帶錄象帶”比喻為無數(shù)質(zhì)點某一時刻的比喻為無數(shù)質(zhì)點某一時刻的“特寫鏡頭特寫鏡頭”比喻為無數(shù)質(zhì)點某一時刻拍比喻為無數(shù)質(zhì)點某一時刻拍攝的攝的“照片照片”根據(jù)下一時刻的位移來判斷根據(jù)下一時刻的位移來判斷根據(jù)根據(jù)“質(zhì)點帶動原理質(zhì)點帶動原理”來判斷來判斷x/mT .從波的圖象上可獲得的物理信息：從波的圖象上可獲得的物理信息：Ay /mx /m1 2 3 4 5 6 7 80B0.10AVav1 1、該

13、時刻沿波的傳播方、該時刻沿波的傳播方向上各個質(zhì)點的位移；向上各個質(zhì)點的位移； 2 2、各個質(zhì)點的振幅、各個質(zhì)點的振幅A ; A ; 3 3、能根據(jù)波的傳播方、能根據(jù)波的傳播方向判斷各個質(zhì)點在該時向判斷各個質(zhì)點在該時刻的運動方向、加速度刻的運動方向、加速度方向及其變化情況；方向及其變化情況；4 4、可以畫出另一時刻、可以畫出另一時刻的波形圖。的波形圖。.主要題型之一：主要題型之一： 波的傳播方向波的傳播方向、質(zhì)點的振動方向質(zhì)點的振動方向以及以及波形圖波形圖三者知其二，而求其一。三者知其二，而求其一。主要方法：主要方法：三角形法三角形法Y YX XOO波的傳播方向波的傳播方向質(zhì)點的振動方向質(zhì)點的振

14、動方向向上或向下三角形頂部表示波峰或波谷三角形頂部表示波峰或波谷.例題例題1 1： 如圖所示為一列向右傳播的簡諧波在某時刻如圖所示為一列向右傳播的簡諧波在某時刻的波形圖的波形圖, , 試求出波形圖上試求出波形圖上A A、B B、C C、D D四個質(zhì)四個質(zhì)點的振動方向。點的振動方向。YXO波的傳播方向ABCDVVVV 如果這列波是向左傳播的，則這四個質(zhì)點的振動方向又如何？.例題例題2 2： 如圖所示為一列簡諧波在某時刻的波形圖，已知如圖所示為一列簡諧波在某時刻的波形圖，已知圖象上某點的振動方向如圖所示，試求這列波的圖象上某點的振動方向如圖所示，試求這列波的傳播方向。傳播方向。YXOV答案：向左傳

15、播如果這個質(zhì)點的振動方向向上，則波的傳播方向又如何？如果這個質(zhì)點的振動方向向上，則波的傳播方向又如何？如果已知這個質(zhì)點做減速運動，則波的傳播方向又如何？如果已知這個質(zhì)點做減速運動，則波的傳播方向又如何？.X平衡位置平衡位置Y位移位移OBACGDFEIHB A C G D F E H vI 主要題型之二：主要題型之二： 由由波的傳播方向波的傳播方向及及某時刻的波形圖某時刻的波形圖，求求波在另一時刻的波形圖波在另一時刻的波形圖1 1、描點作圖法、描點作圖法.2.2.圖象平移法圖象平移法 已知已知波的傳播方向和波速波的傳播方向和波速，根據(jù)，根據(jù)某一某一時刻波的圖象時刻波的圖象求求任一時刻波的圖象任一

16、時刻波的圖象vy0 x 已知波在已知波在t t時刻的圖象時刻的圖象則使波的圖象沿波的傳則使波的圖象沿波的傳播方向移動播方向移動vtvt的距離，的距離，就得到了就得到了t+tt+t時刻波時刻波的圖象。的圖象。波在波在t t時刻的時刻的圖象圖象波在波在t+tt+t時時刻的圖象刻的圖象vt.例題例題3 3：某一簡諧橫波在：某一簡諧橫波在t t0 0時刻的波形圖如圖時刻的波形圖如圖的實線所示若波向右傳播，畫出的實線所示若波向右傳播，畫出T T/4/4后和后和5 5T T/4/4前兩個時刻的波的圖象前兩個時刻的波的圖象 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平移規(guī)律

17、：平移規(guī)律：波右傳波右傳，求前左移，求前左移，求后右移；求后右移；波左傳波左傳，求前右移，求后左移。求前右移，求后左移。.練習(xí)練習(xí)1 1： 如圖所示為一列向右傳播的簡諧波在某時刻的如圖所示為一列向右傳播的簡諧波在某時刻的波形圖，試畫出再經(jīng)過波形圖，試畫出再經(jīng)過T/4T/4、3T/43T/4和和5T/45T/4時的波形圖時的波形圖YXO波的傳播方向試畫出該時刻前試畫出該時刻前T/4T/4、3T/43T/4和和5T/45T/4時刻的波形圖時刻的波形圖. 連接各位移矢量的末端所得到的平滑曲線就形連接各位移矢量的末端所得到的平滑曲線就形成了波的圖象成了波的圖象 波形圖象是正弦曲線或余弦曲線的波叫正弦波

18、，波形圖象是正弦曲線或余弦曲線的波叫正弦波，也叫簡諧波也叫簡諧波。課堂小結(jié) 1. 1.波的圖象如何畫出波的圖象如何畫出 2.2.簡諧波簡諧波3.3.圖象的物理意義圖象的物理意義 波的圖象表示介質(zhì)中的各個質(zhì)點在波的圖象表示介質(zhì)中的各個質(zhì)點在同一時刻同一時刻偏離偏離各自平衡位置的位移。各自平衡位置的位移。4.4.從圖象上獲取的物理信息及圖象的應(yīng)用從圖象上獲取的物理信息及圖象的應(yīng)用振幅振幅 A A 波長波長 任一點的位移任一點的位移 求任一時刻的波形圖求任一時刻的波形圖已知波的傳播方向判斷任一點的振動方向已知波的傳播方向判斷任一點的振動方向已知質(zhì)點的振動方向判斷波的傳播方向已知質(zhì)點的振動方向判斷波的

19、傳播方向5.5.振動圖象與波動圖象的區(qū)別振動圖象與波動圖象的區(qū)別.課堂練習(xí)1.1.下圖為一橫波在某一時刻的波形圖，已知下圖為一橫波在某一時刻的波形圖，已知F F質(zhì)點此時的運動方向如下圖所示，則（質(zhì)點此時的運動方向如下圖所示，則（ ）A A波向右傳播波向右傳播B B質(zhì)點質(zhì)點H H的運動方向與質(zhì)點的運動方向與質(zhì)點F F的運動方向相同的運動方向相同C C質(zhì)點質(zhì)點C C比質(zhì)點比質(zhì)點B B先回到平衡位置先回到平衡位置D D質(zhì)點質(zhì)點C C在此時的加速度為零在此時的加速度為零. 2. 2. 如圖所示為一列向右傳播的簡諧如圖所示為一列向右傳播的簡諧波的波形圖，求：圖中波的波形圖，求：圖中A A、B B、C C

20、、D D、E E各質(zhì)點的振動情況各質(zhì)點的振動情況A. A. 振動向下振動向下 B. B. 振動向上振動向上C. C. 振動向上振動向上 D. D. 振動向下振動向下E. E. 振動向下振動向下v.3.3.如圖所示為一列向右傳播的簡諧波在某如圖所示為一列向右傳播的簡諧波在某時刻的波形圖時刻的波形圖, ,試求出波形圖上試求出波形圖上A A、B B、C C、D D四個質(zhì)點的振動方向四個質(zhì)點的振動方向YXO波的傳播方向波的傳播方向ABCDVVVV 如果這列波是向左傳播的，則如果這列波是向左傳播的，則這四個質(zhì)點的振動方向又如何？這四個質(zhì)點的振動方向又如何？.4.4.如圖所示為簡諧波在某一時刻的波形如圖所

21、示為簡諧波在某一時刻的波形圖，已知此時質(zhì)點圖，已知此時質(zhì)點A A正向上運動，由此正向上運動，由此可斷定（可斷定（ ）A.A.向右傳播，且此時質(zhì)點向右傳播，且此時質(zhì)點B B正向上運動正向上運動B.B.向右傳播，且此時質(zhì)點向右傳播，且此時質(zhì)點C C正向下運動正向下運動C.C.向左傳播，且此時質(zhì)點向左傳播，且此時質(zhì)點D D正向上運動正向上運動D.D.向左傳播，且此時質(zhì)點向左傳播，且此時質(zhì)點E E正向下運動正向下運動C.5.5.一列波沿水平方向傳播，某時刻的波一列波沿水平方向傳播，某時刻的波形如圖所示，則圖中形如圖所示，則圖中a a、b b、c c、d d四點在四點在此時刻具有相同運動方向的是（此時刻具有相同運動方向的是（ ）A Aa a和和c Bc Bb b和和c c C Ca a和和d d D Db b和和d dabcdB C. 6. 6. 根據(jù)圖所列的兩圖形，分別判斷根據(jù)圖所列的兩圖形，分別判斷它們屬于何種圖形它們屬于何種圖形( ) ( ) A.A.甲是振動圖形，乙是波動圖形甲是振動圖形，乙是波動圖形 B.B.甲是波