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文檔簡介

第3講波的圖像目標(biāo)定位

1.知道什么是波的圖像,知道圖像中縱、橫坐標(biāo)各表示的物理量,能說出圖像中蘊(yùn)含的信息.2.能區(qū)分振動(dòng)圖像和波動(dòng)圖像.3.根據(jù)某一時(shí)刻波的圖像和波的傳播方向能畫出下一時(shí)刻和前一時(shí)刻的波的圖像,并能指出圖像中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)方向.1預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)梳理·識(shí)記·點(diǎn)撥

2課堂講義理解·深化·探究3對(duì)點(diǎn)練習(xí)鞏固·應(yīng)用·反饋預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)

梳理·識(shí)記·點(diǎn)撥

一、橫波的圖像1.假設(shè)以橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的 ,縱坐標(biāo)y表示 各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移,規(guī)定位移的方向向上為正值,向下為負(fù)值,那么在xOy坐標(biāo)平面上,描出該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位置(x,y),用平滑曲線將各點(diǎn)連接起來,就得到這一時(shí)刻橫波的圖像.波的圖像有時(shí)也稱為波形圖,簡稱波形.2.正弦波:波形圖是 的波,又稱為正弦波.平衡位置該時(shí)刻正弦曲線二、波的圖像與振動(dòng)圖像的比較1.波的圖像表示波傳播時(shí) 在介質(zhì)中 的位置相對(duì)于平衡位置的位移.2.振動(dòng)圖像表示 振動(dòng)的過程中, 相對(duì)于平衡位置的位移.某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)某一質(zhì)點(diǎn)各時(shí)刻想一想為了區(qū)分波的圖像與振動(dòng)圖像,你可以用什么形象來描述它們?答案波的圖像相當(dāng)于一群人的一張照片,振動(dòng)圖像相當(dāng)于該群人中某個(gè)人的一段錄像.課堂講義

理解·深化·探究一、波的圖像的理解和應(yīng)用由波的圖像可獲取的信息1.直接讀出波長.假設(shè)波速,可計(jì)算出周期、頻率.或周期、頻率可計(jì)算出波速.2.直接讀出該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移,間接判斷回復(fù)力、加速度情況.3.介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振幅.4.波的傳播方向,可知質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向.常用方法有:(1)帶動(dòng)法:原理:先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)鄰近的后振動(dòng)質(zhì)點(diǎn).方法:在質(zhì)點(diǎn)P靠近波源一方附近的圖像上另找一點(diǎn)P′,假設(shè)P′在P上方,那么P向上運(yùn)動(dòng),假設(shè)P′在P下方,那么P向下運(yùn)動(dòng).如圖1所示.圖1(2)上、下坡法:如圖2所示,沿波的傳播方向,“上坡”的質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng),如D、E、F;“下坡”的質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng),如A、B、C,簡稱“上坡下,下坡上”.圖2(3)同側(cè)法:質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在波的圖像的同一側(cè),如圖3所示.圖35.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向,可知波的傳播方向.仍是上述幾種方法,只需將判定的程序倒過來.例1一列沿x軸正方向傳播的簡諧機(jī)械橫波,波速為4m/s.某時(shí)刻波形如圖4所示,以下說法正確的選項(xiàng)是()圖4A.這列波的振幅為4cmB.這列波的周期為1sC.此時(shí)x=4m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)D.此時(shí)x=4m處質(zhì)點(diǎn)的加速度為0解析由圖像可知,這列波的振幅為2cm,A項(xiàng)錯(cuò)誤;波向右傳播,根據(jù)“上下坡”法可知,x=4m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;此時(shí)x=4m處質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置,回復(fù)力為零,加速度為零,D項(xiàng)正確.答案D借題發(fā)揮由波的圖像可直接看出波長、該時(shí)刻沿波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的位移和各質(zhì)點(diǎn)的振幅,可以判斷出各質(zhì)點(diǎn)該時(shí)刻的加速度方向.可以由波速計(jì)算周期、頻率或由周期、頻率計(jì)算波速,利用波的傳播方向判斷任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向或利用任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向判斷波的傳播方向.例2

一列橫波在某一時(shí)刻的波形圖如圖5所示,x=0.3m處的P點(diǎn)此時(shí)運(yùn)動(dòng)方向沿y軸的負(fù)方向,并經(jīng)過0.2s第一次到達(dá)波峰,由此判斷(

)圖5A.波沿x軸正方向傳播,波速大小為0.5m/sB.波沿x軸正方向傳播,波速大小為3.5m/sC.波沿x軸負(fù)方向傳播,波速大小為0.5m/sD.波沿x軸負(fù)方向傳播,波速大小為3.5m/s解析因P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向,由“上下坡”法可知波沿x軸負(fù)方向傳播,解法二:經(jīng)0.2s,P點(diǎn)第一次到達(dá)波峰,由圖可知x′=1.0m處的波峰傳播到x=0.3m處,即波向左傳播了s=x′-x=0.7m答案D二、波的圖像的畫法1.特殊點(diǎn)法先找出兩點(diǎn)(平衡位置、波峰或波谷等特殊點(diǎn))并確定其運(yùn)動(dòng)方向,然后確定經(jīng)Δt時(shí)間后這兩點(diǎn)所到達(dá)的位置,最后按正弦規(guī)律畫出新的波形.2.波形平移法在波的傳播速度的情況下,由Δx=vΔt可得經(jīng)Δt時(shí)間后波向前移動(dòng)的距離Δx,把圖像沿傳播方向平移Δx即得到相對(duì)應(yīng)的圖像.例3某一簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖如圖6所示.假設(shè)波向右傳播,畫出后和前兩個(gè)時(shí)刻的波的圖像.圖6解析解法一特殊點(diǎn)法根據(jù)t=0時(shí)刻波的圖像及傳播方向,可知此時(shí)刻A、B、C、D、E、F各質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)方向,由各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向可確定出經(jīng)

后各個(gè)質(zhì)點(diǎn)所在的位置,將這些點(diǎn)所在位置用平滑曲線連接起來,便可得經(jīng)

后的波的圖像.如圖中的虛線(a)所示.解法二波形平移法由題圖我們可以知道,在質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi),波向前傳播一個(gè)波長的距離,即傳播的距離x=12m,因此在內(nèi),波向前傳播了3m.根據(jù)波的傳播過程和傳播的實(shí)質(zhì),假設(shè)波向右傳播,把波的原有圖形向右移動(dòng)3m的距離,就得到了后時(shí)刻的波形圖,同理可以得到前時(shí)刻波的圖像.借題發(fā)揮在波速的情況下,由公式Δx=vΔt可得經(jīng)Δt時(shí)間后波向前移動(dòng)的距離Δx,把波形平移Δx即可得Δt時(shí)間后的波形圖,注意,當(dāng)Δx=kλ+Δx0時(shí),只需將波形沿波的傳播方向平移Δx0即可得Δt時(shí)間后的波形圖,這就是所謂的“去整留零平移法”.當(dāng)然也可以采用“特殊點(diǎn)法”.三、振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像的比較

簡諧振動(dòng)橫波圖像坐標(biāo)橫坐標(biāo)時(shí)間介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置縱坐標(biāo)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移各質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻的振動(dòng)位移研究對(duì)象一個(gè)質(zhì)點(diǎn)介質(zhì)中的各質(zhì)點(diǎn)物理意義一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的振動(dòng)位移介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻的振動(dòng)位移隨時(shí)間的變化原有圖形不變,圖線隨時(shí)間而延伸原有波形沿波的傳播方向平移顯示的主要物理量振幅和周期振幅和波長例4根據(jù)圖7甲、乙所示,分別判斷以下說法正確的選項(xiàng)是()A.甲是振動(dòng)圖像,乙是波動(dòng)圖像B.甲是波動(dòng)圖像,乙是振動(dòng)圖像C.甲中A質(zhì)點(diǎn)向下振,乙中B時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)向下振D.甲中A質(zhì)點(diǎn)向上振,乙中B時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)向下振圖7解析波動(dòng)圖像的橫坐標(biāo)為波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置,振動(dòng)圖像的橫坐標(biāo)為時(shí)間,故A錯(cuò),B對(duì);甲中A質(zhì)點(diǎn)被其左側(cè)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)向上振,乙中B時(shí)刻后位移由零變?yōu)樨?fù)值,故向下振,所以C錯(cuò),D對(duì).答案BD借題發(fā)揮振動(dòng)圖像與波的圖像的區(qū)別:(1)波的圖像和振動(dòng)圖像是根本不同的,波的圖像描述的是介質(zhì)中的“各質(zhì)點(diǎn)”在“某一時(shí)刻”離開平衡位置的位移;而振動(dòng)圖像描述的是“一個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“各個(gè)時(shí)刻”離開平衡位置的位移.(2)坐標(biāo)軸所表示的物理量:波動(dòng)圖像中的橫軸x表示介質(zhì)中各個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置,縱軸y表示各個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的位移;振動(dòng)圖像的橫軸t表示一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的時(shí)間,縱軸y表示這個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)各個(gè)不同時(shí)刻的位移.對(duì)點(diǎn)練習(xí)穩(wěn)固·應(yīng)用·反響1234質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波傳播方向的關(guān)系1.簡諧橫波某時(shí)刻的波形圖線如圖8所示,由此圖可知()A.假設(shè)質(zhì)點(diǎn)a向下運(yùn)動(dòng),那么波是從左向右傳播的B.假設(shè)質(zhì)點(diǎn)b向上運(yùn)動(dòng),那么波是從左向右傳播的 C.假設(shè)波從右向左傳播,那么質(zhì)點(diǎn)c向下運(yùn)動(dòng)D.假設(shè)波從右向左傳播,那么質(zhì)點(diǎn)d向上運(yùn)動(dòng)圖81234解析由“帶動(dòng)法”可知,假設(shè)a向下運(yùn)動(dòng),那么a是由其右側(cè)鄰近質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)的,波源位于右側(cè),波向左傳播,故A錯(cuò)誤;同理,B正確;假設(shè)波從右向左傳播,那么c、d質(zhì)點(diǎn)均應(yīng)由其右側(cè)鄰近質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng),其右側(cè)質(zhì)點(diǎn)位于c、d上方,所以c、d均向上運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤,D正確.答案BD1234波的圖像的理解2.如圖9所示為一列簡諧橫波在某時(shí)刻的波形圖.圖中質(zhì)點(diǎn)b的起振時(shí)刻比質(zhì)點(diǎn)a超前了0.4s,那么以下說法正確的選項(xiàng)是()圖9A.波的波速為10m/sB.波的頻率為1.25HzC.波沿x軸正方向傳播D.該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P正沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)1234解析由于b比a先振動(dòng),所以波沿x軸負(fù)方向傳播,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;1234根據(jù)“上下坡法”可知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案B12343.一列沿x軸正方向傳播的橫波在某一時(shí)刻的波形圖如圖10所示,波的傳播速率是16m/s.圖101234(1)指出這列波中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅是多少;解析由圖像可以看出,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的最大位移大小是10cm,因此振幅是10cm.答案10cm

1234(2)畫出再經(jīng)過0.125s時(shí)的波形圖像.解析再經(jīng)0.125s波形沿x軸正方向移動(dòng)的距

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