物理：12.2 波的图象 课件（人教版选修3-4）教学资料.ppt

12.2 波的图象 课件（人教版选修3-4）第二节波的图象第二节波的图象课前自主学案课前自主学案核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课标定位课标定位知能优化训练知能优化训练 第第二二节节波波的的图图象象课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.理解波的图象的物理意义理解波的图象的物理意义2能根据波的图象进行有关判断，以及根据有关能根据波的图象进行有关判断，以及根据有关信息画出波的图象信息画出波的图象重点难点：重点难点：1.利用波的图象和波的传播方向，确定利用波的图象和波的传播方向，确定各质点的振动方向，从而判定质点的振动速度、各质点的振动方向，从而判定质点的振动速度、回复力、动能及势能情况回复力、动能及势能情况2理解和区别波的图象与振动图象理解和区别波的图象与振动图象课前自主学案课前自主学案一、波的图象一、波的图象1波的图象的作法波的图象的作法(1)建建立立坐坐标标系系：用用横横坐坐标标x表表示示在在波波的的传传播播方方向向上上各各质质点点的的_，纵纵坐坐标标y表表示示某某时时刻刻各各质质点偏离平衡位置的点偏离平衡位置的_(2)正方向的选取：一般规定，在横波中，位移正方向的选取：一般规定，在横波中，位移_时时y取正值，取正值，_时时y取负值取负值平衡位置平衡位置位移位移向上向上向下向下(3)描描点点：把把平平衡衡时时位位于于x1、x2、x3的的质质点点的的位位移移y1、y2、y3画画在在xOy坐坐标标平平面面内内，得得到到一一系系列列坐坐标为标为(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)的点的点(4)连线：用一条平滑的线把连线：用一条平滑的线把(3)中的诸点连接起来中的诸点连接起来(或说或说(3)中无穷多点的集合中无穷多点的集合)就是这时的就是这时的_波的图象波的图象2波的图象也称波的图象也称_，简称，简称_3简谐波：如果波的图象是正弦曲线，这样的波简谐波：如果波的图象是正弦曲线，这样的波叫叫_，也叫，也叫_这一称呼是我这一称呼是我们今后更常见的一种说法，当介质中有这样的波们今后更常见的一种说法，当介质中有这样的波传播时，波所到之处的介质质点在做传播时，波所到之处的介质质点在做_波形图波形图波形波形正弦波正弦波简谐波简谐波简谐运动简谐运动二、波的图象与振动图象的比较二、波的图象与振动图象的比较简简谐谐波波的的图图象象与与简简谐谐运运动动的的图图象象都都是是_曲线，但它们又有着诸多本质的区别，具体如下：曲线，但它们又有着诸多本质的区别，具体如下：1描述对象描述对象(1)振动图象：振动图象：_；(2)波的图象：波传播方向上的波的图象：波传播方向上的_正弦正弦某个质点某个质点各个质点各个质点2坐标轴意义坐标轴意义(1)振动图象振动图象横轴：横轴：_；纵轴：质点位移纵轴：质点位移(2)波的图象波的图象横轴：波线上各质点的横轴：波线上各质点的_；纵轴：各质点对平衡位置的纵轴：各质点对平衡位置的_振动到该点所用的时间振动到该点所用的时间平衡位置平衡位置位移位移3物理意义物理意义(1)振动图象：表示介质中振动图象：表示介质中_在在_的位移变化的位移变化(可联想可联想“录录像机像机”)(2)波的图象：表示介质中波的图象：表示介质中_在在_的位移的位移一个振动质点一个振动质点一段时间内一段时间内各个质点各个质点某一时刻某一时刻核心要点突破核心要点突破一、振动图象和波的图象的异同一、振动图象和波的图象的异同简谐运动的图象简谐运动的图象简谐波的图象简谐波的图象不不同同点点研究的内容研究的内容一个质点的位移随时间的一个质点的位移随时间的变化规律变化规律某时刻参与波动的所有某时刻参与波动的所有质点的空间分布规律质点的空间分布规律图象图象图象变化图象变化随时间延伸随时间延伸随时间推移随时间推移一个完整图象所占一个完整图象所占横坐标的距离横坐标的距离表示一个周期表示一个周期T表示一个波长表示一个波长(见下节见下节)比喻比喻单人舞的录像单人舞的录像拍摄的集体舞照片拍摄的集体舞照片简谐运动的图简谐运动的图象象简谐波的图简谐波的图象象相相同同点点及及联联系系图象形状图象形状正弦曲线正弦曲线纵坐标纵坐标质点位移质点位移纵坐标最大值纵坐标最大值振幅振幅联系联系质点的振动是组成波动的基质点的振动是组成波动的基本要素本要素特别提醒：特别提醒：(1)注意研究对象的区别；注意研究对象的区别；(2)理解波动中质点的振动；理解波动中质点的振动；(3)形象记忆：振动图象是形象记忆：振动图象是“个人录像个人录像”，而波，而波的图象则是的图象则是“集体照集体照”即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1关关于于振振动动图图象象和和波波的的图图象象，以以下下说说法法正正确确的的是是()A波的图象反映出很多质点在同一时刻的位移波的图象反映出很多质点在同一时刻的位移B通通过过波波的的图图象象可可以以找找出出任任一一质质点点在在任任一一时时刻刻的的位移位移C振动图象的横轴是时间轴振动图象的横轴是时间轴D两种图象两种图象y轴都表示质点离开平衡位置的位移轴都表示质点离开平衡位置的位移解析：解析：选选ACD.波的图象记录的是大量质点在某一波的图象记录的是大量质点在某一时刻离开平衡位置的位移，不能读出任一质点在时刻离开平衡位置的位移，不能读出任一质点在任一时刻的位移，任一时刻的位移，B错；依据振动图象和波的图象错；依据振动图象和波的图象的画法可知的画法可知A、C、D正确正确二、振动方向与波传播方向的关系二、振动方向与波传播方向的关系质质点点振振动动方方向向与与波波的的传传播播方方向向间间存存在在着着必必然然的的联联系系，若若已已知知波波的的传传播播方方向向，便便知知波波源源的的方方位位，任任给给一一质质点点，我我们们均均可可判判定定它它跟跟随随哪哪些些质质点点振振动动，便知道它的振动方向，反之亦然便知道它的振动方向，反之亦然1若已知波的传播方向，可确定各质点在该时刻若已知波的传播方向，可确定各质点在该时刻的振动方向，并判断位移、加速度、速度、动能的振动方向，并判断位移、加速度、速度、动能的变化的变化常用方法：常用方法：(1)上下坡法上下坡法沿波的传播方向看，沿波的传播方向看，“上坡上坡”的点向下运动，的点向下运动，“下坡下坡”的点向上运动，简称的点向上运动，简称“上坡下，下坡上上坡下，下坡上”，如图，如图1221.图图1221(2)带动法带动法原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点方法：在质点方法：在质点P靠近波源一方附近的图象上另找一靠近波源一方附近的图象上另找一点点P，若，若P在在P上方，则上方，则P向上运动，若向上运动，若P在在P下方，下方，则则P向下运动如图向下运动如图1222.图图1222(3)微平移法微平移法原理：波向前传播，波形也向前平移原理：波向前传播，波形也向前平移方法：作出经微小时间方法：作出经微小时间t后的波形，就知道了各后的波形，就知道了各质点经过质点经过t时间到达的位置，此刻质点振动方向时间到达的位置，此刻质点振动方向也就知道了，如图也就知道了，如图1223.图图1223(4)同侧法同侧法质点的振动方向与波的传播方向在波的图象的同质点的振动方向与波的传播方向在波的图象的同一侧，如图一侧，如图1224所示，若波向右传播，则所示，若波向右传播，则P向下运动向下运动图图12242由质点振动方向确定波的传播方向由质点振动方向确定波的传播方向仍是上述几种方法，只需将判定的程序倒过来，仍是上述几种方法，只需将判定的程序倒过来，“反其道行之反其道行之”即可即可即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2如图如图1225中正确的波形图是中正确的波形图是()解析：解析：选选BC.根据根据“坡形坡形”法，凡是在法，凡是在“上坡上坡”区的必向下运动，区的必向下运动，“下坡下坡”区的必向上运动，故区的必向上运动，故B、C正确正确图图12252平移法平移法先求出在先求出在t时间内波传播距离时间内波传播距离xvt(v为波速为波速)，再将原波形沿波传播方向平移，再将原波形沿波传播方向平移x(若要画若要画tt时刻的波形图，则需逆波传播方向平移时刻的波形图，则需逆波传播方向平移x)，然，然后将新波形后将新波形“修补修补”，使原有波形的区间充满波，使原有波形的区间充满波形形即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)3.如图如图1226所示，一列简谐横波沿所示，一列简谐横波沿x轴正方向轴正方向传播，实线和虚线分别表示传播，实线和虚线分别表示t10和和t20.5 s(T0.5 s)时的波形能正确反映时的波形能正确反映t37.5 s时波形的是图时波形的是图()图图1226图图1227课堂互动讲练课堂互动讲练类型一类型一波的传播方向与质点振动方向的互判波的传播方向与质点振动方向的互判例例例例1 1简简谐谐横横波波某某时时刻刻的的波波形形图图线线如如图图1228所示，由此图可知所示，由此图可知()图图1228A若质点若质点a向下运动，则波是从左向右传播的向下运动，则波是从左向右传播的B若质点若质点b向上运动，则波是从左向右传播的向上运动，则波是从左向右传播的C若波从右向左传播，则质点若波从右向左传播，则质点c向下运动向下运动D若波从右向左传播，则质点若波从右向左传播，则质点d向上运动向上运动【精讲精析精讲精析】由由“带动法带动法”可知，若可知，若a向下运动，向下运动，则则a是由其右侧邻近质点带动的，波源位于右侧，是由其右侧邻近质点带动的，波源位于右侧，波向左传播，故波向左传播，故A错；同理，错；同理，B正确；若波从右向正确；若波从右向左传播，则左传播，则c、d质点均应由其右侧邻近质点带动，质点均应由其右侧邻近质点带动，其右侧质点位于其右侧质点位于c、d上方，所以上方，所以c、d均向上运动，均向上运动，故故C项错误，项错误，D正确正确【答案答案】BD【方法总结方法总结】本题考查波的传播方向与质点振本题考查波的传播方向与质点振动方向之间的相互关系，判定的方法有多种，常动方向之间的相互关系，判定的方法有多种，常用的有用的有“上下坡法上下坡法”、“带动法带动法”等等变变式式训训练练1如如图图1229所所示示是是一一列列简简谐谐波波某某一一时刻波的图象，下列说法正确的是时刻波的图象，下列说法正确的是()A波一定沿波一定沿x轴正方向传播轴正方向传播Ba、b两个质点的振动速度方向相反两个质点的振动速度方向相反C若若a点点此此时时的的速速度度方方向向沿沿y轴轴正正方方向向，那那么么波波的的传播方向是沿传播方向是沿x轴的正方向轴的正方向D若波沿若波沿x轴的负方向传播，则轴的负方向传播，则b质点的振动速度质点的振动速度方向是沿方向是沿y轴的负方向轴的负方向图图1229解析：解析：选选BC.x轴是表示在波传播方向上的一系列质轴是表示在波传播方向上的一系列质点的平衡位置，但点的平衡位置，但x轴指向不表示波的传播方向，轴指向不表示波的传播方向，故故A错根据错根据“上下坡上下坡”法：无论波向左传播还是法：无论波向左传播还是向右传播，向右传播，a、b都处于不同都处于不同“坡区坡区”，即当，即当a处于处于下坡路时，下坡路时，b处于上坡路，所以两者振动速度方向处于上坡路，所以两者振动速度方向相反，故相反，故B正确同理可判断正确同理可判断C正确，正确，D错误错误例例例例2 2类型二类型二波的图象的求解波的图象的求解图图12210【思路点拨思路点拨】正确解答本题的关键有以下三点：正确解答本题的关键有以下三点：(1)理解波的图象的物理意义理解波的图象的物理意义(2)掌握已知某一时刻掌握已知某一时刻波的图象，确定质点运动方向的方法波的图象，确定质点运动方向的方法(3)理解波的理解波的传播可看成是波形的传播，不能误认为是质点的平传播可看成是波形的传播，不能误认为是质点的平移移【答案答案】AC【方法总结方法总结】在简谐波的图象中，每一个质点在简谐波的图象中，每一个质点的振动规律同单个质点的简谐运动规律是完全相的振动规律同单个质点的简谐运动规律是完全。