波的圖像-完整版獲獎?wù)n件

1、12.2波的圖像學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能夠通過描點的方法作出波的圖像,理解圖像的物理意義。2.知道什么是簡諧波。3.通過用圖像描述橫波,加強利用圖像分析問題的能力。波的圖像1.波的圖像的畫法:位移y軸位移平滑2.正弦波:(1)概念:波的圖像是_,這樣的波稱為正弦波,也稱簡諧波,如圖。(2)介質(zhì)中有正弦波傳播時,介質(zhì)中的質(zhì)點做_運動。3.振動圖像和波的圖像:(1)振動圖像表示介質(zhì)中的“某個質(zhì)點”在_的位移。(2)波的圖像表示介質(zhì)中的“各個質(zhì)點”在_的位移。正弦曲線簡諧不同時刻某一時刻【自我思悟】1.波的圖像是質(zhì)點的運動軌跡嗎?波的圖像的物理意義是什么?提示:波的圖像不是描述質(zhì)點的運動軌跡。它是描述在波的傳

2、播方向上的介質(zhì)中的各質(zhì)點在某一時刻偏離平衡位置的位移。2.波的圖像外形上與振動圖像相似,如何辨別它們?提示:可根據(jù)圖像的橫坐標(biāo)的意義進行區(qū)別,若橫坐標(biāo)為時間t,表示振動圖像,若橫坐標(biāo)為位置x,表示波的圖像?！久^(qū)掃描】1.波的圖像描述的是介質(zhì)中的各質(zhì)點在某一時刻偏離平衡位置的位移,所以橫軸表示的是位置。2.正弦波的圖像是正(余)弦曲線,介質(zhì)中有正弦波傳播時,介質(zhì)中的質(zhì)點做簡諧運動。3.波的圖像和振動圖像都不是質(zhì)點運動的軌跡。一、對波的圖像的理解及應(yīng)用1.對波的圖像的理解:(1)波的圖像是某一時刻介質(zhì)中各個質(zhì)點運動情況的“定格”?？梢詫⒉ǖ膱D像比喻為某一時刻對所有質(zhì)點拍攝下的“集體照”。(2)簡

3、諧波的圖像是正(余)弦曲線,是最簡單的一種波,各個質(zhì)點振動的最大位移都相等,介質(zhì)中有正弦波傳播時,介質(zhì)中的質(zhì)點做簡諧運動。(3)橫波的圖像形狀與波在傳播過程中介質(zhì)中各質(zhì)點某時刻的分布相似,波形中的波峰即為圖像中的位移正向的最大值,波谷即為圖像中的位移負(fù)向的最大值,波形中通過平衡位置的質(zhì)點在圖像中也恰處于平衡位置。2.由波的圖像獲得的三點信息:(1)可以直接看出在該時刻沿傳播方向上各個質(zhì)點的位移。(2)可以直接看出在波的傳播過程中各質(zhì)點的振幅A。(3)若已知該波的傳播方向,可以確定各質(zhì)點的振動方向;或已知某質(zhì)點的振動方向,可以確定該波的傳播方向。3.波的圖像的周期性:在波的傳播過程中,各質(zhì)點都在

4、各自的平衡位置附近振動,不同時刻質(zhì)點的位移不同,則不同時刻波的圖像不同。質(zhì)點的振動位移做周期性變化,則波的圖像也做周期性變化。經(jīng)過一個周期,波的圖像復(fù)原一次。4.波的傳播方向的雙向性:如果只知道波沿x軸傳播,則有可能沿x軸正向傳播,也可能沿x軸負(fù)向傳播,具有雙向性?！疚⑺伎肌?1)為什么不同時刻波的圖像的形狀不同?提示:在波的傳播過程中,各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動,不同時刻質(zhì)點的位移不同,故不同時刻波的圖像不同。(2)波中各質(zhì)點做簡諧運動,是一種變加速運動,是否說明波的傳播也是變加速運動?提示:不能。雖然質(zhì)點做變加速運動,但是在介質(zhì)中波是勻速傳播的?！绢}組通關(guān)】【示范題】(多選)(201

5、3長春高二檢測)簡諧橫波某時刻的波形如圖所示,P為介質(zhì)中的一個質(zhì)點,下列說法中正確的是()A.若該波沿x軸正方向傳播,則質(zhì)點P此時刻的加速度方向沿y軸正方向B.若該波沿x軸正方向傳播,則質(zhì)點P此時刻的速度方向沿y軸正方向C.從該時刻開始再經(jīng)過四分之一周期,質(zhì)點P運動的距離為aD.從該時刻開始再經(jīng)過半個周期時,質(zhì)點P的位移為負(fù)值【解題探究】(1)波中各質(zhì)點的加速度方向指向什么方向?提示:指向平衡位置。(2)經(jīng)過半個周期,質(zhì)點P到達哪個位置?提示:經(jīng)過半個周期,質(zhì)點P到達關(guān)于平衡位置對稱的點?！疽?guī)范解答】選B、D。無論波沿x軸哪個方向傳播,此時P點的加速度方向一定沿y軸負(fù)方向,A錯誤;若該波沿x軸

6、正方向傳播,據(jù)“下坡上”的方法可以確定此時P點正沿y軸正方向運動,B正確;由于無法確定此時P點向哪個方向運動,故從此時起經(jīng) 周期,質(zhì)點P運動的距離可能比a大,也可能比a小,C錯誤;再經(jīng)過半個周期時,P所在的位置與它現(xiàn)在的位置關(guān)于x軸對稱,故那時P點的位移一定為負(fù)值,D正確?！就P(guān)1+1】1.(多選)如圖所示為一列向右傳播的簡諧橫波在某個時刻的波形,由圖像可知()A.質(zhì)點b此時位移為零B.質(zhì)點b此時向-y方向運動C.質(zhì)點d的振幅是2cmD.質(zhì)點a再經(jīng)過 通過的路程是4cm,偏離平衡位置的位移是4cm【解析】選A、C。由波形知,質(zhì)點b在平衡位置,所以,其位移此時為零,選項A正確;因波向右傳播,波源

7、在左側(cè),由質(zhì)點振動方向與波的傳播方向的關(guān)系可知質(zhì)點b此時向+y方向運動,選項B錯誤;簡諧波在傳播過程中,介質(zhì)中各質(zhì)點的振幅相同,所以,質(zhì)點d的振幅是2cm,選項C正確;再經(jīng)過 的時間,質(zhì)點a將運動到負(fù)向最大位移處,故選項D錯誤。2.如圖為某一向右傳播的橫波在某時刻的波形圖,則下列敘述中正確的是()A.經(jīng)過半個周期,質(zhì)點C將運動到E點處B.M點和P點的振動情況時刻相同C.F點比A點先到達最低位置D.B點和D點的振動步調(diào)相反【解析】選D。各質(zhì)點在各自的平衡位置附近振動,不隨波遷移,所以經(jīng)過半個周期,質(zhì)點C會回到平衡位置,但不會運動到E點,A錯誤;M點和P點的振動情況不會相同,B錯誤;波向右傳播,F

8、點和A點都向上振動,A點先到達最低位置,C錯誤;B點和D點的振動相差半個周期,所以振動步調(diào)相反,D正確。【變式訓(xùn)練】1.(多選)(2014連云港高二檢測)如圖所示,下列說法中正確的是()A.此列波的振幅是0.1mB.x=15cm處質(zhì)點的位移是0.1mC.若A的速度沿y軸正方向,則B的速度亦沿y軸正方向D.A的加速度沿y軸的負(fù)方向,而B、C的加速度沿y軸的正方向【解析】選A、C、D。從波的圖像上可以看出這列波的振幅為0.1m,A質(zhì)點的加速度方向沿y軸負(fù)方向,B、C質(zhì)點的加速度方向沿y軸正方向,所以A、D正確;x=15cm處質(zhì)點的位移是-0.1m,B錯誤;若A的速度沿y軸正方向,則波向x軸正方向傳

9、播,所以B的速度亦沿y軸正方向,C正確。2.(多選)下列圖中正確的波形圖是()【解析】選B、C。根據(jù)“坡形”法,凡是在“上坡”區(qū)必向下運動,“下坡”區(qū)必向上運動,故B、C正確。根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點振動方向的方法(1)上下坡法:即沿波的傳播速度方向看,“上坡”的點向下振動,“下坡”的點向上振動,簡稱為“上坡下,下坡上”,如圖。(2)同側(cè)原理法:在波的圖像上的某一點,沿豎直方向畫出一個箭頭表示質(zhì)點的振動方向,并設(shè)想在同一點沿水平方向畫出另一個箭頭表示波的傳播方向,那么這兩個箭頭總是位于圖線的同側(cè),如圖。(3)平移法:將原波形(用實線表示)沿波的傳播方向平移 后(用虛線表示),則從原波形線中平衡

10、位置沿y軸指向虛線最大位移處的方向,表示原波形中質(zhì)點的振動方向,如圖。(4)口訣法:右行波,峰右上,峰左下;左行波,峰左上,峰右下。二、振動圖像與波的圖像的比較 對比分析波的圖像和振動圖像的區(qū)別首先是橫軸表示的物理量不同,波的圖像橫軸表示各介質(zhì)質(zhì)點的平衡位置,而振動圖像橫軸表示時間。另外,圖像的意義、隱含信息等方面也不相同,具體比較如下:簡諧運動的圖像簡諧波的圖像不同點物理意義表示某質(zhì)點在各個時刻的位移表示某時刻各個質(zhì)點的位移研究對象某個振動質(zhì)點所有質(zhì)點研究內(nèi)容某質(zhì)點位移隨時間的變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律圖像圖像變化隨時間延伸隨時間推移一個完整圖像所占橫坐標(biāo)的距離表示一個周期T表示一

11、個波長比喻單人舞的錄像抓拍的集體舞照片簡諧運動的圖像簡諧波的圖像相同點及聯(lián)系圖像形狀正弦曲線可獲得的信息質(zhì)點振動的振幅、位移、加速度的方向聯(lián)系質(zhì)點的振動是組成波動的基本要素【題組通關(guān)】【示范題】(多選)如圖甲所示的y-x圖線表示一列簡諧波在沿x軸方向傳播時的波形圖,若以圖甲所示情況為計時起點,那么圖乙所示y -t圖線表示的是()A.當(dāng)這列波沿x軸正方向傳播時,是表示a質(zhì)點的振動圖像B.當(dāng)這列波沿x軸負(fù)方向傳播時,是表示a質(zhì)點的振動圖像C.當(dāng)這列波沿x軸正方向傳播時,是表示b質(zhì)點的振動圖像D.當(dāng)這列波沿x軸負(fù)方向傳播時,是表示b質(zhì)點的振動圖像【解題探究】(1)若質(zhì)點a向上運動,說明波向哪個方向傳

12、播?提示:質(zhì)點a向上運動,說明質(zhì)點a前面相鄰的點在a的上方,故波沿x軸正方向傳播。(2)若質(zhì)點b向上運動,說明波向哪個方向傳播?提示:質(zhì)點b向上運動,說明質(zhì)點b前面相鄰的點在b的上方,故波沿x軸負(fù)方向傳播?！疽?guī)范解答】選A、D。根據(jù)波的傳播方向,確定質(zhì)點的振動方向,進而畫出該點的振動圖像。如果這列波沿x軸正方向傳播,a點應(yīng)向上運動,b點應(yīng)向下運動,這樣振動圖像表示的是a質(zhì)點的振動圖像;如果這列波沿x軸負(fù)方向傳播,a點應(yīng)向下運動,b點應(yīng)向上運動,振動圖像表示的是b質(zhì)點的振動圖像,故A、D正確?！就P(guān)1+1】1.(多選)(2013西昌高二檢測)關(guān)于振動圖像和波的圖像,以下說法正確的是()A.波的圖

13、像反映出很多質(zhì)點在同一時刻的位移B.通過波的圖像可以找出任一質(zhì)點在任一時刻的位移C.從振動圖像可以找出很多質(zhì)點在任一時刻的位移D.兩種圖像的縱坐標(biāo)都表示質(zhì)點離開平衡位置的位移【解析】選A、D。波的圖像表示的是連續(xù)介質(zhì)中的各個質(zhì)點在某一時刻的位移,A正確;通過波的圖像可以找出任一質(zhì)點在某一時刻的位移,從振動圖像可以找出某一質(zhì)點在各個時刻的位移,B、C錯誤,D正確。2.振源A帶動細(xì)繩振動,某時刻形成的橫波波形如圖所示,在波傳播到細(xì)繩上一點P時開始計時,則圖中能表示P點振動圖像的是()【解析】選C。根據(jù)波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的關(guān)系可以判斷振源A初始是從平衡位置向下振動的,所以t=0時刻,質(zhì)點P應(yīng)

14、由平衡位置開始向下運動,所以C正確?！咀兪接?xùn)練】1.如圖是某時刻橫波的波形圖,則()A.若質(zhì)點a向下運動,則波是從左向右傳播的B.若質(zhì)點b向上運動,則波是從左向右傳播的C.若波從右向左傳播,則質(zhì)點c向下運動D.若波從左向右傳播,則質(zhì)點d向上運動【解析】選B。根據(jù)質(zhì)點振動方向與波的傳播方向的關(guān)系,若a、b向下運動,則波向左傳播,A項錯誤,B項正確。若波向左傳播,則c向上運動,C項錯誤。若波向右傳播,則d向下運動,D項錯誤。2.(多選)取向上為質(zhì)點振動的正方向,得到如圖所示的兩個圖像,其中圖甲是一列波的圖像,A是介質(zhì)中的一個質(zhì)點,圖乙是介質(zhì)中另一個質(zhì)點的振動圖像,B為振動中的某一個時刻,關(guān)于圖甲中A質(zhì)點在該時刻的運動方向和圖乙中B時刻質(zhì)點的運動方向,下列說法正確的是()A.A質(zhì)點向下B.A質(zhì)點向上C.B時刻向下D.B時刻向上【解析】選A、C。圖甲表示的是波的圖像,由于波沿x軸負(fù)方向傳播,所以,圖中質(zhì)點A的振動方向向下,選項A正確,B錯誤;圖乙表示的是振動圖像,在圖中B所對應(yīng)的時刻質(zhì)點應(yīng)當(dāng)向下運動(因為下一時刻位移為負(fù)值),選項C正確,D錯誤?！举Y源平臺】波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的關(guān)系【示范題】如圖所