山東省臨清實(shí)驗(yàn)高中高中物理 第十二章第2節(jié)《波的圖象》學(xué)案 新人教版選修3-4

選修3-4第十二章第2節(jié)波的圖象課前預(yù)習(xí)學(xué)案一、預(yù)習(xí)目標(biāo)：預(yù)習(xí)課本內(nèi)容，知道波的圖象與振動(dòng)圖象的區(qū)別二、預(yù)習(xí)內(nèi)容：1波的圖象有時(shí)也稱(chēng)為 ，簡(jiǎn)稱(chēng)波形。它是用橫坐標(biāo)表示在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的 縱坐標(biāo)表示某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn) 。2 這樣的波叫做正弦波，也叫 。介質(zhì)中有正弦波傳播時(shí)，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)在做 。3波的圖象表示 的位移，振動(dòng)圖象則表示 的位移。三、提出疑惑：同學(xué)們，通過(guò)你的自主學(xué)習(xí)，你還有哪些疑惑，請(qǐng)把它填在下面的表格中 疑惑內(nèi)容課內(nèi)探究學(xué)案一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解波的圖象的物理意義及簡(jiǎn)諧波的概念2.能根據(jù)波的圖象，確定各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向重點(diǎn)：波的圖象的物理意義及應(yīng)用二、學(xué)習(xí)過(guò)程探究一：認(rèn)識(shí)波的圖像Oxy5-2-1用橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，縱坐標(biāo)y表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移，并規(guī)定在橫波中，位移向上時(shí)y取正值，向下時(shí)y取負(fù)值。在x-y平面上，畫(huà)出各個(gè)質(zhì)點(diǎn)平衡位置x與各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移y的各點(diǎn)(x，y)，用平滑的曲線(xiàn)把各點(diǎn)連接起來(lái)就得到了橫波的波形圖象，如圖5-2-1所示。 波的形狀是什么樣子的？可以用怎樣的函數(shù)來(lái)表示？波的圖像的物理意義是什么？ 通過(guò)波的圖像可以解決那些問(wèn)題？從圖象中可以看出 波長(zhǎng)：波源振動(dòng)一個(gè)周期，波向前傳播的距離為一個(gè)波長(zhǎng)，即：；從圖象中可以看出各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng) 從圖象中可以看出該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn) 從圖象中可以看出各質(zhì)點(diǎn) ；從圖象中可以看出各質(zhì)點(diǎn) ；從圖象中可以看出各質(zhì)點(diǎn) ；從圖象中可以間接地比較各質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)速度、動(dòng)能、勢(shì)能、回復(fù)力、加速度等量的大小；探究二：根據(jù)某個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向確定波的傳播方向方法一 微平移法：根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，作出經(jīng)微小時(shí)間后的波形，就知道了波的傳播方向方法二 成因法：由于波的形成是由于前面的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，后面的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)著前面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，并且總滯后于前面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。由此可確定出已知振動(dòng)方向質(zhì)點(diǎn)的前面的質(zhì)點(diǎn)，從而確定出波的傳播方向。探究三：根據(jù)某個(gè)時(shí)刻的波形圖畫(huà)出另一個(gè)時(shí)刻的波形圖的方法方法一特殊點(diǎn)法：取正弦波上五個(gè)特殊點(diǎn)(一個(gè)波峰點(diǎn)、三個(gè)平衡位置點(diǎn)和一個(gè)波谷點(diǎn))，先根據(jù)波傳播的方向確定它們的振動(dòng)方向，再判斷經(jīng)t后各質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到什么位置，最后連成曲線(xiàn)，即為另一時(shí)刻的波形圖，適用于情形。方法二平移法：由，先計(jì)算出經(jīng)t時(shí)間波傳播的距離，再將原波形圖沿波的傳傳播方向平移x即可。注意：由波的重復(fù)性可知：波形平移波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)，波形和原來(lái)重合，所以實(shí)際處理時(shí)通常采用去整留零的方法處理。三、反思總結(jié)圖象名稱(chēng)對(duì)比內(nèi)容振動(dòng)圖象波的圖象研究對(duì)象某個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)介質(zhì)中的無(wú)數(shù)個(gè)質(zhì)點(diǎn)橫坐標(biāo)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的時(shí)間各質(zhì)點(diǎn)平衡位置距坐標(biāo)原點(diǎn)的位置（距離）縱坐標(biāo)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)不同時(shí)刻對(duì)平衡位置的位移各質(zhì)點(diǎn)同一時(shí)刻對(duì)各自平衡位置的位移物理意義描述一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律，能直觀表示一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況描述介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)某一時(shí)刻對(duì)平衡位置的位移，能直觀表示一列波在某時(shí)刻的波形形狀正弦或余弦曲線(xiàn)兩個(gè)相鄰峰值間沿橫軸的距離等于質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期，顯示出振動(dòng)的時(shí)間對(duì)稱(chēng)性等于一個(gè)波長(zhǎng)，顯示出波動(dòng)的空間對(duì)稱(chēng)性圖象隨時(shí)間的變化隨著時(shí)間的推移，圖象將沿著橫坐標(biāo)軸的正方向延伸，但原有的圖象不發(fā)生變化隨著時(shí)間的推移，波的圖象將沿波的傳播方向平移，且每經(jīng)一個(gè)周期，圖象又恢復(fù)原來(lái)的形狀形象比喻錄像帶集體照?qǐng)D象顯示的主要物理量由縱坐標(biāo)可知振幅，由橫坐標(biāo)可知周期，由圖象的切線(xiàn)斜率可知速度的大小及方向的變化情況，由位移的變化情況可知加速度的大小及方向的變化情況由縱坐標(biāo)可知振幅，由橫坐標(biāo)可知波長(zhǎng)，可根據(jù)波的傳播方向確定各質(zhì)點(diǎn)某時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向，也可根據(jù)某質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向確定波的傳播方向，由位移情況可確定介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻加速度的大小及方向情況四、當(dāng)堂檢測(cè)1.某時(shí)刻一列簡(jiǎn)諧波的圖象如圖所示，該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)方向向下，試確定該波是向右傳播還是向左傳播，若該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)方向向上，該波的傳播方向如何？y A A向下振動(dòng)，波向傳播 x A向上振動(dòng)，波向傳播2、一列簡(jiǎn)諧橫波，在t=0時(shí)波形P、Q兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為-1m、-7m，波的傳播方向由右向左，已知t=0.7s時(shí)，P點(diǎn)第二次出現(xiàn)波峰，則：此波的周期是多少？此波的波長(zhǎng)是多少？當(dāng)t=1.2s時(shí)P點(diǎn)的位移？從t=0到t=1.2s質(zhì)點(diǎn)P的路程是多少？ 課后練習(xí)與提高1關(guān)于公式= f，正確的說(shuō)法是 A= f適用于一切波B由= f知，f增大，則波速也增大C由、 f三個(gè)量中，對(duì)同一列波來(lái)說(shuō)，在不同介質(zhì)中傳播時(shí)保持不變的只有fD由= f知，波長(zhǎng)是2m的聲波比波長(zhǎng)是4m的聲波傳播速度小2倍2圖1所示是一列波的波形圖，波沿x軸正向傳播，就a、b、c、d、e五個(gè)質(zhì)點(diǎn)而言，速度為正，加速度為負(fù)的點(diǎn)是 Ab Ba Cd Dc Ee3圖2所示是一列橫波在某一時(shí)刻的波形圖，已知D點(diǎn)此時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向如圖所示，則 A波向左傳播 B質(zhì)點(diǎn)F和H的運(yùn)動(dòng)方向相同C質(zhì)點(diǎn)B和D的加速度方向相同，而速度方向相反D質(zhì)點(diǎn)G比H先回到平衡位置4一列橫波在向右傳播過(guò)程中，a和b兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻處于如圖8所示的位置，其中b在平衡位置，a在最大位移處，在波的傳播方向上，a、b兩質(zhì)點(diǎn)相距35cm，且大于一個(gè)波長(zhǎng)而小于兩個(gè)波長(zhǎng)，則該波波長(zhǎng)可能為_(kāi)，畫(huà)出相應(yīng)波形圖5一列波的波速為0.5ms，某時(shí)刻的波形圖如圖所示，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間（小于一個(gè)周期）后波形如細(xì)線(xiàn)所示，這段時(shí)間可能是_s或_s6一列波沿+x軸方向傳播，當(dāng)x1=10m的A點(diǎn)位于波峰時(shí)，x2=140m的B點(diǎn)位于波谷，在A、B之間有6個(gè)波峰，振源的振動(dòng)周期為0.2s，求：（1）波的速度；（2）B點(diǎn)從波谷開(kāi)始經(jīng)多少時(shí)間位于波峰？7如圖所示，實(shí)線(xiàn)為t1=0時(shí)刻的圖象，虛線(xiàn)為t2=0.1s時(shí)刻的波形，求：（1）若波的傳播方向?yàn)?x方向，波速多大；（2）若波的傳播方向?yàn)?x方向，波速多大；（3）若波速為450ms，波沿什么方向傳播當(dāng)堂檢測(cè)參考答案：1.左 右2. 思路分析：由t=0時(shí)刻的波形圖由右向左傳播可知：以后每個(gè)質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)時(shí)應(yīng)向上振動(dòng)，而波傳播到P點(diǎn)需半個(gè)周期，當(dāng)t=0.7s時(shí)，P點(diǎn)第二次出現(xiàn)波峰，可見(jiàn)P點(diǎn)在0.7s內(nèi)完成了 次全振動(dòng)，則可求得波的周期。質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)的路程是4A。解：由分析可知： T=0.7 T=0.4s。由波的圖象可知：=4cm由分析可得：x=0由分析可得：s=1.54A=1.542=