高中物理第十二章機械波12.2波的圖象課件新人教版

2.波的圖象1.理解波的圖象的物理意義。知道波的圖象的橫、縱坐標各表示什么物理量,知道什么是簡諧波。2.能在簡諧波的圖象中指出質點振動的振幅。3.已知某一時刻某簡諧波的圖象和波的傳播方向,能畫出下一時刻波的圖象,并能指出圖象中各個質點在該時刻的振動方向。1231.波的圖象的作法(1)建立直角坐標系:用橫坐標x表示在波的傳播方向上各質點的平衡位置,縱坐標y表示某一時刻各質點偏離平衡位置的位移。(2)正方向的選取:選取質點振動的某一方向為y軸的正方向。我們一般選取位移向上時y取正值,向下時y取負值,x軸一般取向右為正。(3)描點:把某一時刻所有質點的位移畫在坐標系里。(4)連線:用一條平滑的曲線把(3)中的各個質點連接起來就是此時波的圖象。1232.波的圖象波的圖象有時也稱波形圖,簡稱波形。如果波的圖象是正弦曲線,這樣的波叫正弦波,也叫簡諧波,介質中傳播該波時,介質的質點做簡諧運動。1233.波的圖象與振動圖象的區(qū)別簡諧波與質點的振動圖象都是正弦曲線,但它們的意義是不同的。波的圖象表示介質中的“各個質點”在“某一時刻”的位移,振動圖象則表示介質中“某個質點”在“各個時刻”的位移。你認為可以畫出縱波的波形嗎?提示：可以。在縱波中,如果規(guī)定質點相對平衡位置的位移方向與波的傳播方向相同時取正值,相反時取負值,也同樣可以畫出縱波的波形。一二三一、由波的圖象可以獲得的信息知道一列波在某時刻的波形,如圖所示,能從這列波的波形中了解到波的傳播情況主要有以下幾點:(1)可以直接看出在該時刻沿傳播方向上各質點的位移。圖線上各點的縱坐標表示的是各質點在該時刻的位移。如圖中的M點的位移是-2cm。(2)可以直接看出在波的傳播過程中各質點的振幅A,即波的圖線上縱坐標最大值的絕對值,即A=4cm。一二三(3)可以由波的傳播方向判斷出質點的運動方向,也可以由質點的運動方向判斷出波的傳播方向。如圖所示,根據(jù)波向右傳播,可以判斷質點N向上運動,反過來,根據(jù)質點N向上運動,也可以判斷波向右傳播。特別警示利用波的傳播方向確定質點運動方向的方法是要抓住波動的成因,即先振動的質點(即相鄰兩點中離波源比較近的質點)總是要帶動后面的質點(即相鄰兩點中離波源比較遠的質點)運動。一二三二、波的傳播方向與質點振動方向互判的方法已知質點的振動方向來判斷波的傳播方向或已知波的傳播方向來判斷質點的振動方向時,判斷依據(jù)的基本規(guī)律是波形成與傳播的特點,常用方法有四種。一二三方法一(上下坡法):沿波的傳播方向看去,“上坡”處的質點向下振動;“下坡”處的質點向上振動,簡稱“上坡下,下坡上”(如圖甲所示)。方法二(同側法):在波的圖象上的某一點,沿豎直方向畫出一個箭頭表示質點振動方向,并設想在同一點沿水平方向畫一個箭頭表示波的傳播方向,那么這兩個箭頭總是在曲線的同側(如圖乙所示)。方法三(帶動法):在質點P靠近波源一方附近的圖象上另找一點P',若P'在P上方,則P向上運動;若P'在P下方,則P向下運動(如圖丙所示)。一二三一二三特別警示(1)在利用質點帶動法由波傳播方向確定質點振動方向的時候,參考點P'與被判定點P一定要在同一坡上。(2)在利用微平移法的時候,重在“微”字,Δt一定要短,Δx一定要小,兩圖象能分開即可。(3)俗話說“千招會不如一招熟”,實際應用時掌握以上方法中的一種或兩種即可,如常用“帶動法”和“同側法”。一二三三、簡諧運動圖象和波的圖象的比較

一二三一二三一二三特別警示振動圖象和波的圖象從形狀上看都是正弦曲線,但圖象的物理意義、坐標中描述的物理量、研究的內(nèi)容等方面有著本質的不同。類型一類型二類型三波的傳播方向和質點振動方向的互判

【例1】

一列橫波在某一時刻的波形如圖所示。若此時刻質點A的振動方向向下,則波向什么方向傳播?點撥：可以根據(jù)前面介紹的四種方法中的一種分析求解。解析：取和A相鄰的兩個點B、C。若A點此時刻向下振動,則B點應是帶動A點振動的,C點應是在A點帶動下振動的。所以B點先振動,其次是A、C兩點。因此,波是向左傳播的。答案：波向左傳播類型一類型二類型三題后反思解決該類問題方法較多,對前文提到過的方法要逐一落實,體會應用,然后確定一種自己比較認同的方法熟練掌握。觸類旁通在例1中,若波向右傳播,則D點如何振動?提示：若波向右傳播,D點由其左邊的點來帶動,則D點的振動方向為向下。類型一類型二類型三振動圖象與波的圖象的區(qū)別

【例2】

關于振動圖象和波的圖象,下列說法正確的是

(

)A.振動圖象研究的是一個質點在振動過程中位移隨時間的變化,而波的圖象研究的是某一時刻在波的傳播方向上各個質點在空間的分布B.振動圖象的形狀不隨時間變化,而波的圖象的形狀隨時間而變化C.簡諧運動圖象和簡諧波的圖象其形狀都是正弦(或余弦)曲線D.振動圖象的圖線實質是振動質點所經(jīng)過的路徑形狀,波的圖象其圖線實質是某一時刻各個質點的連線形狀點撥：熟悉波的圖象與振動圖象的聯(lián)系與區(qū)別是分析問題的關鍵。類型一類型二類型三解析：振動圖象和波的圖象都是用數(shù)學方法來描述物理現(xiàn)象的,簡諧運動圖象和簡諧波都是正弦(或余弦)曲線,故C項正確;但它們各自表達的物理意義又不同,振動圖象表示的是一個振動質點離開平衡位置的位移與時間的函數(shù)關系,而從波的圖象(不論橫波還是縱波)上能找出的是這一時刻各個質點所在的空間位置,即空間的分布,故A項正確,D項錯誤。因振動圖象表示一個質點在各個時刻的位移情況,故不隨時間變化,而波的圖象表示的是某一時刻各質點在空間的分布,不同時刻,這些質點因振動而使所處的位置會有所不同,故波的圖象的形狀會隨時間而變化,B項正確。答案：ABC類型一類型二類型三題后反思本題考查振動圖象和波的圖象的物理意義,要知