高中物理第十二章機(jī)械波2波的圖象名師導(dǎo)航學(xué)案選修3-4解析_

1、2 波的圖象名師導(dǎo)航知識(shí)梳理機(jī)械波的圖象1.圖象:在平面直角坐標(biāo)系中,用橫坐標(biāo)表示_;用縱坐標(biāo)表示某一時(shí)刻,各質(zhì)點(diǎn)_,連接各位移矢量的末端,得出的曲線即為波的圖象,簡(jiǎn)諧波的圖象是曲線.2.物理意義_.如圖12-2-1中,設(shè)波沿x軸的正方向傳播,由波的圖象可獲取的信息: 圖12-2-1(1該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的_以及該波的_.(2若知道波速的方向,可知各質(zhì)點(diǎn)的_.(3已知該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向,可判斷_.(4已知波速v的大小可求_.(5已知波速v的大小和方向,可畫前、后一時(shí)刻的_.知識(shí)導(dǎo)學(xué)學(xué)習(xí)本節(jié)知識(shí),要回顧上一章學(xué)習(xí)過(guò)的振動(dòng)圖象,比較振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象,結(jié)合常見(jiàn)的方法如特殊點(diǎn)法、走坡法、同側(cè)法、微平移

2、法.學(xué)會(huì)判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向,以及根據(jù)有關(guān)信息畫出波的圖象.通過(guò)這一節(jié)的學(xué)習(xí),我們要學(xué)會(huì)總結(jié)、推理,不斷積累知識(shí),要培養(yǎng)用圖形分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力.疑難突破1.怎樣由波的傳播方向確定質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向?剖析:由波的傳播方向確定介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向可采用(反過(guò)來(lái)可由質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向確定波的傳播方向:(1帶動(dòng)法:根據(jù)波的形成原理,利用靠近波源的點(diǎn)帶動(dòng)鄰近的離波源稍遠(yuǎn)的點(diǎn)的道理,在需要判定振動(dòng)方向的點(diǎn)P附近(不超過(guò)/4圖象上靠近波源一方找另一點(diǎn)P;若P在P上方,則P帶動(dòng)P向上運(yùn)動(dòng);若P在P下方,則P帶動(dòng)P向下運(yùn)動(dòng).(2微平移法:設(shè)經(jīng)過(guò)一小段時(shí)間t,波形沿波的傳播方向做微小移動(dòng),就知道各質(zhì)點(diǎn)在

3、t后到達(dá)的位置,運(yùn)動(dòng)方向也就知道了.剖析:描述在波的傳播方向上介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻偏離平衡位置的位移.結(jié)合圖12-2-2說(shuō)明,實(shí)線表示在圖示時(shí)刻,x=2 cm的質(zhì)點(diǎn)沿正方向到達(dá)最大位移10 cm處, x=4 cm的質(zhì)點(diǎn)處在平衡位置;x=6 cm的質(zhì)點(diǎn)沿負(fù)方向到達(dá)最大位移10 cm處,等等. 典題精講【例1】波源O 的振動(dòng)頻率為25 Hz ,從開(kāi)始振動(dòng),經(jīng)過(guò)一個(gè)周期,形成的橫波傳到D 點(diǎn),如圖12-2-3中實(shí)線所示.每隔1/4周期,波峰向前推進(jìn)1 m.試求: 圖12-2-3(1波長(zhǎng)和波速;(2在圖中用箭頭標(biāo)出M 、N 、B 、D 四個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向;(3畫出經(jīng)過(guò)時(shí)間t=0.01 s 后的圖象

4、.思路解析:依題意,41=1 m ,所以=4 m. v=T t s 411=4f=100 m/s. 由波形平移法可判斷(從題設(shè)知波是向右傳播的M 、D 向下運(yùn)動(dòng),N 、B 向上運(yùn)動(dòng).又由t=0.01 s,知x=vt=1 m,波形向右移1 m ,即得到0.01 s 后的波形,如圖中虛線所示.答案:(14 m ,100 m/s(2M 、D 向下運(yùn)動(dòng),N 、B 向上運(yùn)動(dòng)(3如圖中虛線部分綠色通道:解此題的技巧是平移波形法,此法既可用來(lái)判斷質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向,又可用來(lái)描出下一時(shí)刻的波形.變式訓(xùn)練:一列平面簡(jiǎn)諧波在某一時(shí)刻的波形如圖12-2-4所示,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,波形變成如圖中虛線所示,已知波速大小為1 m

5、/s.則這段時(shí)間可能是( 圖12-2-4A.1 sB.2 sC.3 sD.4 s答案:AC【例2】一列簡(jiǎn)諧橫波沿x 軸負(fù)方向傳播,圖12-2-5甲是t=1 s 時(shí)的波形圖,圖乙是波中某振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間變化的振動(dòng)圖線(兩圖用同一時(shí)間起點(diǎn).則圖乙可能是圖甲中哪個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖線( A.x=0處的質(zhì)點(diǎn)B.x=1 m處的質(zhì)點(diǎn)C.x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)D.x=3 m處的質(zhì)點(diǎn)思路解析:由振動(dòng)圖線知該質(zhì)點(diǎn)在t=1 s時(shí)處于平衡位置向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),在波形圖中,在t=1 s時(shí)處于平衡位置且沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)的是x=0和x=4 m處的質(zhì)點(diǎn).答案:A綠色通道:波形曲線表示介質(zhì)中的“各個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“某一時(shí)刻”的位移,振動(dòng)圖

6、象則表示介質(zhì)中“某個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“各個(gè)時(shí)刻”的位移.變式訓(xùn)練:已知平面簡(jiǎn)諧波在x軸上傳播,原點(diǎn)O的振動(dòng)圖線如圖12-2-6所示,t時(shí)刻的波形圖線如圖12-2-7所示,則t=t+0.5 s時(shí)刻的波形圖線可能是圖12-2-8中的( 圖12-2-6 圖12-2-7 圖12-2-8答案:CD問(wèn)題探究問(wèn)題:波的圖象與振動(dòng)圖象的聯(lián)系與區(qū)別是什么?導(dǎo)思:學(xué)習(xí)振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象時(shí),很容易忽略二者的橫坐標(biāo),把振動(dòng)圖象看成波動(dòng)圖象.因此我們做題時(shí)就應(yīng)看清橫坐標(biāo)代表時(shí)間還是距離,由于波的圖象是隨時(shí)間推移的,因此波動(dòng)圖象具有重復(fù)性,因而顯示出了波動(dòng)過(guò)程的對(duì)稱性和周期性,從而出現(xiàn)了多解問(wèn)題.振動(dòng)圖象和波的圖象是這節(jié)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)與重點(diǎn),我們要用比較的方法學(xué)習(xí),并且振動(dòng)圖象和波的圖象是高考?？碱}型之一,我們要認(rèn)真學(xué)習(xí)