高中物理第十二章機(jī)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(biāo)各表示什么物理量,知道什么是簡(jiǎn)諧波。2.能在簡(jiǎn)諧波的圖象中指出質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅。3.已知某一時(shí)刻某簡(jiǎn)諧波的圖象和波的傳播方向,能畫出下一時(shí)刻波的圖象,并能指出圖象中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)方向。1231.波的圖象的作法(1)建立直角坐標(biāo)系:用橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置,縱坐標(biāo)y表示某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移。(2)正方向的選取:選取質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的某一方向?yàn)閥軸的正方向。我們一般選取位移向上時(shí)y取正值,向下時(shí)y取負(fù)值,x軸一般取向右為正。(3)描點(diǎn):把某一時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的位移畫在坐標(biāo)系里。(4)連線:用一條平滑的曲線把(3)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)連接起來(lái)就是此時(shí)波的圖象。1232.波的圖象波的圖象有時(shí)也稱波形圖,簡(jiǎn)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(jiǎn)諧波,介質(zhì)中傳播該波時(shí),介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。1233.波的圖象與振動(dòng)圖象的區(qū)別簡(jiǎn)諧波與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)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(zhì)中的“各個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“某一時(shí)刻”的位移,振動(dòng)圖象則表示介質(zhì)中“某個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“各個(gè)時(shí)刻”的位移。你認(rèn)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(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移方向與波的傳播方向相同時(shí)取正值,相反時(shí)取負(fù)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(shí)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(diǎn):(1)可以直接看出在該時(shí)刻沿傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的位移。圖線上各點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示的是各質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的位移。如圖中的M點(diǎn)的位移是-2cm。(2)可以直接看出在波的傳播過(guò)程中各質(zhì)點(diǎn)的振幅A,即波的圖線上縱坐標(biāo)最大值的絕對(duì)值,即A=4cm。一二三(3)可以由波的傳播方向判斷出質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向,也可以由質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)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(zhì)點(diǎn)N向上運(yùn)動(dòng),反過(guò)來(lái),根據(jù)質(zhì)點(diǎn)N向上運(yùn)動(dòng),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(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向的方法是要抓住波動(dòng)的成因,即先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)(即相鄰兩點(diǎn)中離波源比較近的質(zhì)點(diǎn))總是要帶動(dòng)后面的質(zhì)點(diǎn)(即相鄰兩點(diǎn)中離波源比較遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn))運(yùn)動(dòng)。一二三二、波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向互判的方法已知質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向來(lái)判斷波的傳播方向或已知波的傳播方向來(lái)判斷質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向時(shí),判斷依據(jù)的基本規(guī)律是波形成與傳播的特點(diǎn),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(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng);“下坡”處的質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng),簡(jiǎn)稱“上坡下,下坡上”(如圖甲所示)。方法二(同側(cè)法):在波的圖象上的某一點(diǎn),沿豎直方向畫出一個(gè)箭頭表示質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向,并設(shè)想在同一點(diǎn)沿水平方向畫一個(gè)箭頭表示波的傳播方向,那么這兩個(gè)箭頭總是在曲線的同側(cè)(如圖乙所示)。方法三(帶動(dòng)法):在質(zhì)點(diǎn)P靠近波源一方附近的圖象上另找一點(diǎn)P',若P'在P上方,則P向上運(yùn)動(dòng);若P'在P下方,則P向下運(yùn)動(dòng)(如圖丙所示)。一二三一二三特別警示(1)在利用質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)法由波傳播方向確定質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的時(shí)候,參考點(diǎn)P'與被判定點(diǎn)P一定要在同一坡上。(2)在利用微平移法的時(shí)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(shuō)“千招會(huì)不如一招熟”,實(shí)際應(yīng)用時(shí)掌握以上方法中的一種或兩種即可,如常用“帶動(dòng)法”和“同側(cè)法”。一二三三、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(biāo)中描述的物理量、研究的內(nèi)容等方面有著本質(zhì)的不同。類型一類型二類型三波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判

【例1】

一列橫波在某一時(shí)刻的波形如圖所示。若此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)方向向下,則波向什么方向傳播?點(diǎn)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(gè)點(diǎn)B、C。若A點(diǎn)此時(shí)刻向下振動(dòng),則B點(diǎn)應(yīng)是帶動(dòng)A點(diǎn)振動(dòng)的,C點(diǎn)應(yīng)是在A點(diǎn)帶動(dòng)下振動(dòng)的。所以B點(diǎn)先振動(dòng),其次是A、C兩點(diǎn)。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(wèn)題方法較多,對(duì)前文提到過(guò)的方法要逐一落實(shí),體會(huì)應(yīng)用,然后確定一種自己比較認(rèn)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(diǎn)如何振動(dòng)?提示：若波向右傳播,D點(diǎn)由其左邊的點(diǎn)來(lái)帶動(dòng),則D點(diǎn)的振動(dòng)方向?yàn)橄蛳?。類型一類型二類型三振?dòng)圖象與波的圖象的區(qū)別

【例2】

關(guān)于振動(dòng)圖象和波的圖象,下列說(shuō)法正確的是

(

)A.振動(dòng)圖象研究的是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)過(guò)程中位移隨時(shí)間的變化,而波的圖象研究的是某一時(shí)刻在波的傳播方向上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在空間的分布B.振動(dòng)圖象的形狀不隨時(shí)間變化,而波的圖象的形狀隨時(shí)間而變化C.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象和簡(jiǎn)諧波的圖象其形狀都是正弦(或余弦)曲線D.振動(dòng)圖象的圖線實(shí)質(zhì)是振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的路徑形狀,波的圖象其圖線實(shí)質(zhì)是某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的連線形狀點(diǎn)撥：熟悉波的圖象與振動(dòng)圖象的聯(lián)系與區(qū)別是分析問(wèn)題的關(guān)鍵。類型一類型二類型三解析：振動(dòng)圖象和波的圖象都是用數(shù)學(xué)方法來(lái)描述物理現(xiàn)象的,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象和簡(jiǎn)諧波都是正弦(或余弦)曲線,故C項(xiàng)正確;但它們各自表達(dá)的物理意義又不同,振動(dòng)圖象表示的是一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系,而從波的圖象(不論橫波還是縱波)上能找出的是這一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)所在的空間位置,即空間的分布,故A項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。因振動(dòng)圖象表示一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻的位移情況,故不隨時(shí)間變化,而波的圖象表示的是某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)在空間的分布,不同時(shí)刻,這些質(zhì)點(diǎn)因振動(dòng)而使所處的位置會(huì)有所不同,故波的圖象的形狀會(huì)隨時(shí)間而變化,B項(xiàng)正確。答案：ABC類型一類型二類型三題后反思本題考查振動(dòng)圖象和波的圖象的物理意義,要知