波動圖象的應(yīng)用.ppt

1、高三物理總復(fù)習(xí),波動圖像的應(yīng)用,第七章 機(jī)械振動和機(jī)械波,復(fù)習(xí)回顧,1、波動圖像,表示在波的傳播方向上，介質(zhì)中大量質(zhì)點(diǎn)在同一時刻相對平衡位置的位移,2、可從波動圖像中獲得哪些物理量？,（1）直接讀出振幅（注意單位）,（2）直接讀出波長（注意單位),（3）可求出任意質(zhì)點(diǎn)在該時刻相對平衡位置的位移（包括大小和方向）,（4）在波速方向已知（或已知波源方位）時刻確定各質(zhì)點(diǎn)在該時刻的振動方向,（5）可以確定各質(zhì)點(diǎn)振動的加速度方向,波動圖像的應(yīng)用,2、確定動態(tài)波形的兩種方法,4、由兩個不同時刻的波形求有關(guān)的參量,6、根據(jù)波的四要素確定某一時刻的波形,5、根據(jù)波的傳播特點(diǎn)確定波傳到某點(diǎn)的時間,3、根據(jù)兩個質(zhì)

2、點(diǎn)的振動規(guī)律(或位置）求有關(guān)的物理量,1、如何求振動質(zhì)點(diǎn)在 時間內(nèi)通過的路程及相對平衡位置的位移,1、如何求振動質(zhì)點(diǎn)在 時間內(nèi)通過的路程及相對平衡位置的位移,介質(zhì)中的振動質(zhì)點(diǎn)在 時間內(nèi)通過的路程，與質(zhì)點(diǎn)的初始狀態(tài)有關(guān)，計(jì)算較為復(fù)雜。但是如果 是 T/2（T為振動周期）的整數(shù)倍，這計(jì)算較為容易。,(2)當(dāng)質(zhì)點(diǎn)初始狀態(tài)相對平衡位置的位移為 時，經(jīng)過 后，質(zhì)點(diǎn)相對平衡位置的 位移為 。 若 ，則 ； 若 ，則 。,（1）設(shè) ， 那么振動質(zhì)點(diǎn)在 時間內(nèi)通過的路程s可由下 式計(jì)算：,例1、如圖為一列簡諧波在t=0時的波形圖像，波的傳播速度大小v=2m/s，從t1到t2=2.5s的時間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)通過的路程為

3、多少？相對平衡位置的位移是多少？,分析解答：要求質(zhì)點(diǎn)在 時間內(nèi)通過的路程，首先要 求出周期T；要求 后質(zhì)點(diǎn)相對平衡位置的位移還必須判斷質(zhì)點(diǎn)初始的振動方向。,由 因 則,因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)M初始時從平衡位置沿y軸正向振動，經(jīng)過12.5T后又回到平衡位置，且沿y軸負(fù)向振動，故經(jīng)過2.5s后，質(zhì)點(diǎn)M相對平衡位置的位移為0,2、確定動態(tài)波形的兩種方法,確定動態(tài)波形有兩種方法： （1）特殊質(zhì)點(diǎn)振動法；（2）波形平移法,所謂特殊質(zhì)點(diǎn)振動法就是根據(jù)某些特殊質(zhì)點(diǎn)（位于波峰、波谷或平衡位置的質(zhì)點(diǎn)）的位置變更情況來確定動態(tài)波形。這種方法需已知波的傳播方向（或波源的方位），或需已知某個特殊質(zhì)點(diǎn)的振動方向。通常用于 ）的情況,

4、所謂波形平移法，就是根據(jù)公式 ，將整個波形在波的傳播方向上進(jìn)行平行移動，從而得到新的波形。 因?yàn)楫?dāng) 時，波形不變，所以實(shí)際處理時將 去整取尾即可，這種方法是普適的,例2、如圖為一列沿x軸向右傳播的簡諧橫波在某時刻的波動圖像。已知此波的傳播速度大小為v=0.02m/s。試畫出該時刻5s前及5s后的波動圖像,分析解答,方法一（特殊質(zhì)點(diǎn)振動法）：先求得T=4s，因?yàn)榇瞬ㄏ蛴覀鞑ィ?故平衡位置坐標(biāo)為 2cm、6cm的兩個特殊質(zhì)點(diǎn)的初始振動方向 分別沿y軸正向與沿y軸負(fù)向。經(jīng)過5s( ),這兩個質(zhì)點(diǎn)分別 位于正向最大位移與負(fù)向最大位移。由此得出5s后的波形圖。同樣道理，只需逆向振動 即可。,方法二（波形

5、平移法）：因?yàn)椴ㄋ賄=2cm/s，所以由 ， 可得 ，而 去整后為 ，故將整個波形向右平移 即為5s后的波形圖像。而將整個波形向左平移 ，即為5s前的波形圖,4、由兩個不同時刻的波形求有關(guān)的參量,已知機(jī)械波在兩個不同時刻的波形圖及某些物理量可求出另一些物理量。如已知波速，則可以由 求所經(jīng)歷的時間，反之已知所經(jīng)歷時間，可求波速；已知所經(jīng)歷時間及波素，由 可求 。進(jìn)而確定波的傳播方向等。,注意：（1）波傳播的雙向性；（2）波動的周期性 通常引入“k”，得到問題的通解，有時還可根據(jù)某些限制條件得到問題的某些特解。,（2）若質(zhì)點(diǎn)的振動周期T與 的關(guān)系為 則在 內(nèi)波向前傳播的距離,例3、如圖所示為一列簡

6、諧橫波在兩個不同時刻的波形。虛線為實(shí)線所示的橫波在 后的波像。,（1）求此波的波速v和頻率f。,（3）若波速v=1.8m/s，則波向那個方向傳播？,（1）設(shè)波沿x軸正向傳播，,設(shè)波沿x軸負(fù)向傳播，,分析與解答,(2)沿x正向時,K只能取1、2,沿x負(fù)向時，K只能取1、2,（3）v=1.8m/s,K取3，波沿x正方向傳播,3、根據(jù)兩個質(zhì)點(diǎn)的振動規(guī)律(或位置）求有關(guān)的物理量,根據(jù)波的傳播方向上某些質(zhì)點(diǎn)的振動規(guī)律可確定波的周期（頻率）,根據(jù)波的傳播方向上兩個質(zhì)點(diǎn)在同一時刻的振動狀態(tài)可求出波長與空間距離的關(guān)系,這類問題通常需借助于波動圖像求解必須注意波的空間周期性及波傳播的雙向性,例4、繩子中由一列橫

7、波沿x軸傳播，a、b時繩上的兩點(diǎn)。當(dāng)a點(diǎn)振動到最高點(diǎn)時，b點(diǎn)恰好經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動。試在圖上a、b間畫出兩個波形分別表示： （1）沿x軸正方向傳播的波長最長的波,（2）沿x軸負(fù)方向傳播的波長最長的波,當(dāng)波向右傳播時，a、b之 間距離 ,得 到 ，當(dāng)k=0時， 最大，得到波形圖如圖,當(dāng)波向左傳播時，a、b之 間距離 ,得 到 ，當(dāng)k=0時， 最大，得到波形圖如圖,5、根據(jù)波的傳播特點(diǎn)確定波傳到某點(diǎn)的時間,對這類問題，通常應(yīng)注意某一振動狀態(tài)在初始時刻的位置，從而準(zhǔn)確的確定其傳播距離。,在均勻介質(zhì)中，機(jī)械波以一定速度勻速傳播，某一振動狀態(tài)在 時間內(nèi)傳播的距離等于波速與時間的乘積，即 ，根據(jù)這一公式，我們便可以求出某一振動狀態(tài)傳到空間某一位置所經(jīng)歷的時間。,例5、一列向右傳播的簡諧橫波，波速大小為0.6m/s