高二物理機械波圖像描述

1、高二物理機械波圖像描述第1頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四要點疑點考點1.橫波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的關(guān)系. 已知波的傳播方向，判斷某一質(zhì)點的振動方向，或反過來由某一質(zhì)點振動方向判斷波的傳播方向，方法互逆，主要有兩種：第2頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四要點疑點考點(1)波形平移法：將原波形(圖7-4-1中實線)沿波的傳播方向平移/4(圖7-4-1中虛線)，則某一質(zhì)點的運動方向就由實線上的位置指向虛線上對應(yīng)位置的方向，圖中A、B、C各點運動方向如圖所示:圖7-4-1第3頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四要點疑點考點(

2、2)“上下坡法”：沿著波的傳播方向走波形狀“山路”，從“谷”到“峰”的上坡階段上各點都是向下運動的，從“峰”到“谷”的下坡階段上各點都是向上運動的，即“上坡下，下坡上”，圖中A、B點即為“下坡上”；C點為“上坡下”. 其中方法(1)有助理解，方法(2)簡捷.第4頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四要點疑點考點2.已知波速v和某一時刻波形，畫出再經(jīng)t時間的波形圖，方法有二： (1)平移法：先算出經(jīng)t時間波傳播的距離x=vt，再把波形沿波的傳播方向平移x即可.因為波動圖像的重復(fù)性，若已知波長，則波形平移n時波形不變，當(dāng)x=n+x時，可采取去整(n留0(x)的方法，只需平移x即

3、可.第5頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四要點疑點考點 (2)特殊點方法：在波形上找兩特殊點，如過平衡位置的點和與它們相鄰的峰(谷)點，先確定這兩點的振動方向，再將t換算為nT+xT，其中n為正整數(shù)，T為周期，x為真分數(shù).由于經(jīng)nT波形不變，所以也采取去整(nT)留0(xT)的方法，分別做出兩特殊點經(jīng)xT后的位置，然后按正弦規(guī)律畫出新波形.第6頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四要點疑點考點3.已知振幅A和周期T，求振動質(zhì)點在t時間內(nèi)的路程和位移 求振動質(zhì)點t時間內(nèi)的路程和位移，由于牽涉質(zhì)點的初始狀態(tài)，需用正弦函數(shù)，較復(fù)雜；但t若為半周期T/2的整

4、數(shù)倍則很容易. 在半周期內(nèi)質(zhì)點的路程為2A，若t=n T/2，n=1,2,3則路程s=2An，當(dāng)質(zhì)點的初始位移(相對平衡位置)為x0時，經(jīng)T/2的奇數(shù)倍時位移為-x0，經(jīng)T/2的偶數(shù)倍時位移仍為x0.第7頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四要點疑點考點4.波動問題中的多解性主要考慮： (1)波的空間上周期性，即沿波的傳播方向相距為波長整數(shù)倍的多個質(zhì)點的振動情況完全相同. (2)波的時間上周期性，即波在傳播過程中，經(jīng)過整數(shù)倍周期時，其波形圖線相同. (3)波的傳播方向的雙向性，同樣兩個時刻的波形，向左和向右傳播所平移的距離是不同的，如圖7-4-1中的兩個時刻波形，若向左傳播

5、，則這段時間內(nèi)波形平移(1/4+n)個波長；若向左傳播則這段時間傳播(3/4+n)個波長.第8頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四課 前 熱 身1.一列橫波沿水平方向傳播，某一時刻的波形如圖7-4-2所示，則圖中a、b、c、d四點在此時刻具有相同運動方向的是(A) a和c a和d b和c b和d A. B. C. D.圖7-4-2第9頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四課 前 熱 身2.如圖7-4-3實線表示t1時刻波形曲線，虛線為t2=t1+0.5s時刻的波形曲線，則波傳播的速度可能為(D)A.2m/s B.4m/s C.8m/s D.12m/s圖

6、7-4-3第10頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四課 前 熱 身3.關(guān)于振動圖像和波的圖像以下正確的是(B)波的圖像反映出各個質(zhì)點在同一時刻的位移通過波的圖像可以找出任一質(zhì)點、任一時刻的位移振動圖像的橫軸是時間軸y軸都表示質(zhì)點離開平衡位置的位移 A. B. C. D.第11頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四課 前 熱 身4.如圖7-4-4為一列橫波某時刻的波的圖像，已知波向右傳播，則下列敘述正確的是(C)圖7-4-4第12頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四課 前 熱 身經(jīng)過半個周期，C點將運動到E點處M點和P點的振動情況完

7、全相同A點比F點先達到最低位置B、D兩點的振動步調(diào)相反 A. B. C. D.第13頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四能力思維方法【例1】如圖7-4-5為一簡諧橫波的波形圖，已知B質(zhì)點先于A質(zhì)點0.08s到達波峰，由此可知波的傳播方向是 ，波的傳播速度為 .圖7-4-5第14頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四能力思維方法【解析】(1)由圖7-4-5，B質(zhì)點此刻在波谷位置，下一時刻質(zhì)點B將向上振動，則A質(zhì)點此刻只有向下運動才會有B質(zhì)點先于A質(zhì)點到波峰位置.A質(zhì)點向下運動，則A質(zhì)點處于波形圖“上坡”位置上，要“上坡”，只能是從右向左，所以波的傳播方向

8、是從右向左. (2)A、B質(zhì)點相距/4，所以A、B兩質(zhì)點振動時間相差t=T/4，即t=T/4=0.08s,T=0.32s， =8m，由波速公式v=/t， 得v=8/0.32=25(m/s).第15頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四能力思維方法【解題回顧】從波的圖像上分析出各個質(zhì)點的振動過程并加以比較這是分析振動和波的綜合問題的基本方法.第16頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四能力思維方法【例2】圖7-4-6是一列簡諧橫波在t=0時的波動圖像.波的傳播速度為2m/s，則從t=0到t1=2.5s的時間內(nèi)，質(zhì)點M通過的路程是 m，位移是 m.圖7-4-

9、6第17頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四能力思維方法【解析】由波的圖像，可直接讀出波長為0.4m，振幅為5cm.由波的傳播方向沿x軸正方向，可判斷此時刻M點正通過平衡位置向y軸正方向運動. =0.4m，v=2m/s，t=2.5s，A=5cm， 所以T=/v=0.4/2=0.2s， t=2.5/0.2T=12.5T. M點通過的路程s=12.54A=250cm=2.5m. 經(jīng)過12個周期M點回到原位置，再經(jīng)半個周期仍回到原位置，位移為0.第18頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四能力思維方法【解題回顧】在波動過程中，所有質(zhì)點都在自身的平衡位置附近振

10、動，并不隨波遷移.在解題時要將質(zhì)點的路程、速率和波的傳播路程、速率區(qū)分開.第19頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四能力思維方法【例3】如圖7-4-7(甲)中有一條均勻的繩，1、2、3、4、是繩上一系列等間隔的點.現(xiàn)有一列簡諧橫波沿此繩傳播.某時刻，繩上9、10、11、12四點的位置和運動方向如圖乙所示(其他點的運動情況未畫出)，其中點12的位移為0， 向上運動，點9的位移達到最大值.第20頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四能力思維方法試在圖丙中畫出再經(jīng)過3/4周期時點3、4、5、6的位置和速度方向，其他點不必畫.(圖丙的橫、縱坐標與圖甲、乙完全相

11、同)第21頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四能力思維方法【解析】首先在圖7-4-7(乙)中把該波形圖補畫出3、4、5、6各質(zhì)點的位置如圖7-4-7(丁)中所示，由圖中點12的位移為0速度方向向上，則可確定這列波向右傳播，根據(jù)平移法，該波向右平移3/4等效于向左平移1/4再畫出經(jīng)3/4T后的波形圖，如圖7-4-7(丁)中虛線所示，并在虛線中標出3、4、5、6四個質(zhì)點的位置并根據(jù)波向右傳播確定質(zhì)點的運動方向，如圖7-4-7(丁)所示.圖7-4-7(丁)第22頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四能力思維方法【解題回顧】此題在確定圖7-4-7(乙)中3、4

12、、5、6各質(zhì)點的位置后，也可用特殊質(zhì)點法確定經(jīng)3/4周期后的波形圖，請同學(xué)們試試看.第23頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四能力思維方法【例4】如圖7-4-8所示，S點是波源，振動頻率f=100Hz，波向右傳播波速v=8m/s，在傳播過程中經(jīng)過P、Q兩點，已知SP=4.2m、SQ=5.4m.(1)在某一時刻t，當(dāng)S點通過平衡位置向上運動時，P點和Q點是處于波峰，還是處于波谷，或者處于其他位置?(2)取t為時間的起點，分別作出P、Q兩點的振動圖線.第24頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四能力思維方法【解析】(1)在t時刻，S點通過平衡位置的波形可能

13、有兩種，如圖7-4-9所示.根據(jù)波的傳播方向與振動方向的關(guān)系，由S點向上運動可得實線的波合題意. 由v=f 得=v/f=80/100m=0.8m， 則有SP=4.2m=5+1/4，SQ=5.4m=6+3/4圖7-4-9第25頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四能力思維方法 由于波的空間周期性，在t時刻，P點與R點振動情況相同，所以P點在波谷，同樣，Q點與J點振動情況相同，所以Q點在波峰.(2)P、Q兩點的振動圖線如圖7-4-10所示.圖7-4-10第26頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四能力思維方法【解題回顧】解答中如果準確地把波形圖線畫到P點和Q

14、點，當(dāng)然可以判斷，但沒有必要這樣做，因為波形具有周期性，常運用去整留0的方法加以分析判斷.第27頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四延伸拓展【例5】一列橫波在x軸上傳播，t1=0和t2=0.005s時的波形如圖7-4-13所示的實線和虛線.(1)設(shè)周期大于(t2-t1)，求波速.(2)設(shè)周期小于(t2-t1) ，并且波速為6000m/s，求波的傳播方向.圖7-4-13第28頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四延伸拓展【解析】當(dāng)波的傳播時間小于周期時，波沿傳播方向前進的距離小于一個波長，當(dāng)波傳播的時間大于周期時，波沿傳播方向前進的距離大于波長. (1)

15、因t=(t2-t1)T，所以波傳播的距離可以直接由圖讀出. 若波向右傳播，則在0.005s內(nèi)傳播了2m，故波速為v=2m/0.005s=400m/s； 若波向左傳播，則在0.005s內(nèi)傳播了6m，故波速為v=6m/0.005s=1200m/s.第29頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四延伸拓展 (2)因(t2-t1)T，所以波傳播的距離大于一個波長，在0.005s內(nèi)傳播的距離為 x=vt=60000.005m=30m， x/=30/8=15/4，即x=3+3/4因此，可得波的傳播方向沿x軸的負方向.第30頁，共32頁，2022年，5月20日，11點55分，星期四延伸拓展【解題回顧】(1)上述在周期大于(t2-t1)的條件下，得到的波速400m/s和1200m/s兩個速度，是向右和向左傳播的兩個最小速度.若無此條件限制，波速的可能值是向右傳播v=(n+2)/0.005m/s=(1600n+400)m/s；向左傳播v=(n+6)/0.005m/s=(1600n+1200)m/s，(n=1