2018年河北省邢台市高中物理 第十二章 机械波 12.2 波的图象（一）学案（无答案）新人教版选修3-4.docVIP

12.2 波的图象 [目标定位] 1.知道波的图象，知道图象中纵、横坐标各表示的物理量，能说出图象中蕴含的信息.2.能区别振动图象和波的图象.3.根据某一时刻的波的图象和波的传播方向，画出下一时刻和前一时刻的波形图，并能指出图象中各质点在某时刻的振动方向． 一、波的图象的理解 [问题设计] 取一条较长的软绳，一同学用手握住一端拉平后上下抖动，另一同学手持数码相机按下快门，想象一下，照片上绳子的像类似什么图线？ 答案 照片上绳子的像类似正弦曲线． [要点提炼] 1．波的图象的作法 (1)建立直角坐标系：用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的 ，纵坐标y表示某一时刻各质点 ． (2)正方向的选取：选取质点振动的某一个方向为y轴正方向，x轴一般取向右为正方向． (3)描点：把某一时刻所有质点的位移画在直角坐标系里． (4)连线：用一条平滑的曲线将诸点连接起来就是这个时刻的 ．如图1所示． 图1 2．图象的特点 (1)横波的图象形状与波形图相似，所以波的图象也称波形图． (2)波的图象的周期性：质点振动的位移做周期性变化，即波的图象也做周期性变化，经过一个周期，波的图象复原一次． (3)波传播方向的双向性：如果只知道波沿x轴传播，则有可能沿x轴 向或x轴负向传播． 3．图象的物理意义 波的图象描述的是同一时刻，沿波传播方向的各个质点离开平衡位置的位移． 二、质点的振动方向与波传播方向的关系 已知波的传播方向，可以判断各质点的振动方向，反之亦然． 判断方法一：带动法 后面质点依次重复前面质点的振动． 判断方法二：上、下坡法 如图2所示，沿波的传播方向，“上坡”的质点向下振动，如D、E、F；“下坡”的质点向上振动，如A、B、C. 图2 判断方法三：同侧法 如图3所示，波形图上表示传播方向和振动方向的箭头在图象同侧． 图3 三、振动图象和波的图象的比较 简谐振动 横波 图象 坐标 横坐标 时间 波线上各质点的平衡位置 纵坐标 质点的振动位移 各质点在同一时刻的振动位移 研究对象 一个质点 沿波传播方向上的各质点 物理意义 一个质点在不同时刻的振动位移 介质中各质点在同一时刻的振动位移 随时间的变化 原有图形不变，图线随时间而延伸 原有波形沿波的传播方向平移 显示的主要物理量 振幅和周期 振幅和波长(下一节学) 说明：(1)波动图象与振动图象外形上很相似，辨别它们时要看图象的横坐标是时间t还是位移x. (2)简谐波中的所有质点都做简谐运动，它们的振幅、周期均相同． (3)求解两种图象结合问题的技巧是要从一种图象中找到某一质点的振动信息，再根据该质点的振动信息、题设条件和相应的物理规律推知另一种图象及相关情况． 一、对波的图象的理解 例1 如图4所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某个时刻的波形图，由图象可知( ) 图4 A．质点b此时位移为零 B．质点b此时向－y方向运动 C．质点d的振幅是2 cm D．质点a再经过通过的路程是4 cm，偏离平衡位置的位移是4 cm 二、质点的振动方向与波传播方向的关系 例2 简谐横波某时刻的波形图如图5所示．由此可知： 图5 (1)若质点a向下运动，则波向什么方向传播？ (2)若质点b向上运动，则波向什么方向传播？ (3)若波从右向左传播，则质点c向什么方向运动？ 三、波的图象的画法 例3 某一简谐横波在t时刻的波形图如图6所示．若波向右传播，画出后和前两个时刻的波的图象． 图6 四、振动图象与波的图象的比较 例4 一列简谐横波沿x轴负方向传播，如图7(a)是t＝1 s时的波形图，图(b)是波中某振动质点位移随时间变化的振动图象(两图用同一时间起点)． (1)图(b)可能是图(a)中哪个质点的振动图象( ) 图7 A．x＝0处的质点 B．x＝1 m处的质点 C．x＝2 m处的质点 D．x＝3 m处的质点 (2)若波沿x轴正方向传播，则图(b)可能是图(a)中哪个质点的振动图象( ) A．x＝0处的质点 B．x＝1 m处的质点 C．x＝2 m处的质点 D．x＝3 m处的质点 1.(对波的图象的理解)关于如图8所示的波形图，下列说法中正确的是( ) 图8 A．此列波的振幅是0.1 m B．x＝15 cm处质点的位移是0.1 m C．若质点A的速度沿y轴正方向，则质点B的速度亦沿y轴正方向 D．质点A的加速度为沿y轴负方向，而B、C两质点的加速度沿y轴正方向 2．(质点振动方向与波传播方向的关系)如图9所示，由此图可知( ) 图9 A．若质点a向下运动，则波是从左向右传播的 B．若质点b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c向下运动 D．若波从右向左传播，则质点d向上运动 3．(振动图象