高二物理人教版選修35振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像相結(jié)合的問(wèn)題

1、.振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像相結(jié)合的問(wèn)題重/難點(diǎn)重點(diǎn)：振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像的物理意義。難點(diǎn)：振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像的物理意義及其聯(lián)絡(luò)和區(qū)別。重/難點(diǎn)分析重點(diǎn)分析：振動(dòng)圖像反映的是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律，由圖像可直接讀出振幅、周期和任意時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向。注意：由于振動(dòng)的周期性和非線性，在從任意時(shí)刻開場(chǎng)計(jì)時(shí)的一個(gè)周期內(nèi)或半周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程都相等分別為4A和2A，但從不同時(shí)刻開場(chǎng)計(jì)時(shí)的四分之一周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程是不一定相等的。難點(diǎn)分析：波動(dòng)圖像描繪在波傳播方向上的介質(zhì)中的各質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻分開平衡位置的位移。波的圖像的應(yīng)用：1從圖上可以直接讀出振幅；2從圖上可以直接讀出波長(zhǎng)；3求任一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻相對(duì)平

2、衡位置的位移包括大小和方向；4確定各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的加速度方向；5波的傳播方向時(shí)，確定質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向。打破策略振動(dòng)是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)隨時(shí)間的推移而呈現(xiàn)的現(xiàn)象，波動(dòng)是全部質(zhì)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)共同呈現(xiàn)的現(xiàn)象。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)和其引起的簡(jiǎn)諧波的振幅、頻率一樣，二者的圖象有一樣的正弦余弦曲線形狀，但二圖象是有本質(zhì)區(qū)別的。見表：振動(dòng)圖象波動(dòng)圖象研究對(duì)象一振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿波傳播方向所有質(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)律圖線物理意義表示一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移圖線變化隨時(shí)間推移圖延續(xù)，但已有形狀不變隨時(shí)間推移，圖象沿傳播方向平移一完好曲線占橫坐標(biāo)間隔 表示一個(gè)周期表示一個(gè)波長(zhǎng)例1. 如下圖，

3、甲為某一波動(dòng)在t=1.0s時(shí)的圖象，乙為參與該波動(dòng)的P質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象。1說(shuō)出兩圖中的意義。2說(shuō)出甲圖圖線的意義。3求該波的波速v。4在甲圖中畫出再經(jīng)3.5s時(shí)的波形圖。5求再經(jīng)過(guò)3.5s時(shí)P質(zhì)點(diǎn)的路程S和位移X。解析： 1甲圖中表示A質(zhì)點(diǎn)的振幅或1.0s時(shí)A質(zhì)點(diǎn)的位移大小為0.2m，方向?yàn)樨?fù)。乙圖中表示P質(zhì)點(diǎn)的振幅，也是P質(zhì)點(diǎn)在 0.25s的位移大小為0.2m，方向?yàn)樨?fù)。2甲圖中OAB段圖線表示O到B之間所有質(zhì)點(diǎn)在1.0s時(shí)的位移、方向均為負(fù)。由乙圖看出P質(zhì)點(diǎn)在1.0s時(shí)向y方向振動(dòng)，由帶動(dòng)法可知甲圖中波向左傳播，那么OA間各質(zhì)點(diǎn)正向遠(yuǎn)離平衡位置方向振動(dòng)，AB間各質(zhì)點(diǎn)正向靠近平衡位置方向振動(dòng)。

4、3甲圖得波長(zhǎng)4 m，乙圖得周期 T1s 所以波速v=/T=4m/s4用平移法：xvt14 m3+1/2所以只需將波形向x軸負(fù)向平移1/2=2m即可，如下圖.5求路程：因?yàn)?，所以路程S=2An=2027=2.8m 求位移：由于波動(dòng)的重復(fù)性，經(jīng)歷時(shí)間為周期的整數(shù)倍時(shí)。位移不變.所以只需考察從圖示時(shí)刻，p質(zhì)點(diǎn)經(jīng)T/2時(shí)的位移即可，所以經(jīng)3.5s質(zhì)點(diǎn)P的位移仍為零。例2 .如下圖，1為某一波在t0時(shí)刻的波形圖，2為參與該波動(dòng)的P點(diǎn)的振動(dòng)圖象，那么以下判斷正確的選項(xiàng)是 A、該列波的波速度為4ms ；B、假設(shè)P點(diǎn)的坐標(biāo)為xp2m，那么該列波沿x軸正方向傳播C、該列波的頻率可能為 2 Hz； D、假設(shè)P點(diǎn)的

5、坐標(biāo)為xp4 m，那么該列波沿x軸負(fù)方向傳播；解析: 由波動(dòng)圖象和振動(dòng)圖象可知該列波的波長(zhǎng)=4m，周期T1.0s，所以波速vT4ms。由P質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象,說(shuō)明在t=0后，P點(diǎn)是沿y軸的負(fù)方向運(yùn)動(dòng)：假設(shè)P點(diǎn)的坐標(biāo)為xp2m，那么說(shuō)明波是沿x軸負(fù)方向傳播的；假設(shè)P點(diǎn)的坐標(biāo)為xp4 m，那么說(shuō)明波是沿x軸的正方向傳播的。該列波周期由質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象被唯一地確定，頻率也就唯一地被確定為flT1Hz。綜上所述，只有A選項(xiàng)正確。點(diǎn)評(píng)：當(dāng)一列波某一時(shí)刻的波動(dòng)圖象時(shí)，它的波長(zhǎng)和振幅就被唯一地確定，當(dāng)其媒質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象時(shí)，這列波的周期也就被唯一地確定，所以此題中的波長(zhǎng)、周期T、波速v均是唯一的。由于質(zhì)點(diǎn)P的

6、坐標(biāo)位置沒(méi)有唯一地確定，所以由其振動(dòng)圖象可知P點(diǎn)在t0后的運(yùn)動(dòng)方向，再由波動(dòng)圖象確定波的傳播方向。T/2Oty圖2TOxy圖1/2vab例3. 一簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波沿x軸正方向傳播，波長(zhǎng)為，周期為T，t=0時(shí)刻的波形如圖1所示，a、b是波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。圖2是波上某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 At=0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的速度比質(zhì)點(diǎn)b的大Bt=0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的加速度比質(zhì)點(diǎn)b的小C圖2可以表示質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)D圖2可以表示質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng)解析：由圖1得t=0時(shí)刻，a在波峰，速度為零，b在平衡位置，速度最大，故A錯(cuò)誤；由圖1得t=0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)a的回復(fù)力最大，加速度比質(zhì)點(diǎn)b大，故B錯(cuò)誤；由振動(dòng)圖像圖2得t=0時(shí)刻，該質(zhì)

7、點(diǎn)位于平衡位置，且具有向下的最大速度，可表示質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng)，故C錯(cuò)誤，D正確。yxOx0L例4介質(zhì)中坐標(biāo)原點(diǎn)O處的波源在t=0時(shí)刻開場(chǎng)振動(dòng)，產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧波沿x軸正向傳播，時(shí)刻傳到L處，波形如下圖。以下能描繪處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的圖象是 ytOt0ytOt0ytOt0ytOt0BADC解析：從波形圖可以看出，時(shí)刻傳到L=3處，說(shuō)明=3T。簡(jiǎn)諧波沿x軸正向傳播，那么在時(shí)刻x=L質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向和波源在t=0時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向一樣，是沿y軸的負(fù)方向的，即每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的起振方向都是沿y軸的負(fù)方向的，那么C D可能正確。由于5/4，說(shuō)明在Tt5 T /4的時(shí)間內(nèi)處質(zhì)點(diǎn)沒(méi)有振動(dòng)，所以在時(shí)刻處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)時(shí)間是3T -5 T /4-t3 T -T，即7 T /4-t2T，即振動(dòng)圖像中時(shí)刻前有少于2個(gè)多于7/4個(gè)的完好圖形，所以C正確。打破反思本節(jié)課的教學(xué)中，通過(guò)圖片、動(dòng)畫和視頻引入，引起學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲，再通過(guò)分析總結(jié)波動(dòng)圖像和振動(dòng)圖像