波的圖像-完整版獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、12.2波的圖像學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能夠通過描點(diǎn)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(qiáng)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(shí),介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)做_運(yùn)動(dòng)。3.振動(dòng)圖像和波的圖像:(1)振動(dòng)圖像表示介質(zhì)中的“某個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在_的位移。(2)波的圖像表示介質(zhì)中的“各個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在_的位移。正弦曲線簡諧不同時(shí)刻某一時(shí)刻【自我思悟】1.波的圖像是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)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(diǎn)的運(yùn)動(dòng)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(diǎn)在某一時(shí)刻偏離平衡位置的位移。2.波的圖像外形上與振動(dòng)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(jìn)行區(qū)別,若橫坐標(biāo)為時(shí)間t,表示振動(dòng)圖像,若橫坐標(biāo)為位置x,表示波的圖像。【盲區(qū)掃描】1.波的圖像描述的是介質(zhì)中的各質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)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(shí),介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)。3.波的圖像和振動(dòng)圖像都不是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)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(shí)刻介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況的“定格”。可以將波的圖像比喻為某一時(shí)刻對所有質(zhì)點(diǎn)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(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的最大位移都相等,介質(zhì)中有正弦波傳播時(shí),介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)。(3)橫波的圖像形狀與波在傳播過程中介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)某時(shí)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(diǎn)在圖像中也恰處于平衡位置。2.由波的圖像獲得的三點(diǎn)信息:(1)可以直接看出在該時(shí)刻沿傳播方向上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移。(2)可以直接看出在波的傳播過程中各質(zhì)點(diǎn)的振幅A。(3)若已知該波的傳播方向,可以確定各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向;或已知某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)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(diǎn)都在

4、各自的平衡位置附近振動(dòng),不同時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移不同,則不同時(shí)刻波的圖像不同。質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)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(gè)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(shí)刻波的圖像的形狀不同?提示:在波的傳播過程中,各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動(dòng),不同時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移不同,故不同時(shí)刻波的圖像不同。(2)波中各質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng),是一種變加速運(yùn)動(dòng),是否說明波的傳播也是變加速運(yùn)動(dòng)?提示:不能。雖然質(zhì)點(diǎn)做變加速運(yùn)動(dòng),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(shí)刻的波形如圖所示,P為介質(zhì)中的一個(gè)質(zhì)點(diǎn),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(diǎn)P此時(shí)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(diǎn)P此時(shí)刻的速度方向沿y軸正方向C.從該時(shí)刻開始再經(jīng)過四分之一周期,質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的距離為aD.從該時(shí)刻開始再經(jīng)過半個(gè)周期時(shí),質(zhì)點(diǎn)P的位移為負(fù)值【解題探究】(1)波中各質(zhì)點(diǎn)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(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)P到達(dá)哪個(gè)位置?提示:經(jīng)過半個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)P到達(dá)關(guān)于平衡位置對稱的點(diǎn)?！疽?guī)范解答】選B、D。無論波沿x軸哪個(gè)方向傳播,此時(shí)P點(diǎn)的加速度方向一定沿y軸負(fù)方向,A錯(cuò)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(shí)P點(diǎn)正沿y軸正方向運(yùn)動(dòng),B正確;由于無法確定此時(shí)P點(diǎn)向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng),故從此時(shí)起經(jīng) 周期,質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的距離可能比a大,也可能比a小,C錯(cuò)誤;再經(jīng)過半個(gè)周期時(shí),P所在的位置與它現(xiàn)在的位置關(guān)于x軸對稱,故那時(shí)P點(diǎn)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(gè)時(shí)刻的波形,由圖像可知()A.質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)位移為零B.質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)向-y方向運(yùn)動(dòng)C.質(zhì)點(diǎn)d的振幅是2cmD.質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)b在平衡位置,所以,其位移此時(shí)為零,選項(xiàng)A正確;因波向右傳播,波源

7、在左側(cè),由質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系可知質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)向+y方向運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;簡諧波在傳播過程中,介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振幅相同,所以,質(zhì)點(diǎn)d的振幅是2cm,選項(xiàng)C正確;再經(jīng)過 的時(shí)間,質(zhì)點(diǎn)a將運(yùn)動(dòng)到負(fù)向最大位移處,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.如圖為某一向右傳播的橫波在某時(shí)刻的波形圖,則下列敘述中正確的是()A.經(jīng)過半個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)C將運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)處B.M點(diǎn)和P點(diǎn)的振動(dòng)情況時(shí)刻相同C.F點(diǎn)比A點(diǎn)先到達(dá)最低位置D.B點(diǎn)和D點(diǎn)的振動(dòng)步調(diào)相反【解析】選D。各質(zhì)點(diǎn)在各自的平衡位置附近振動(dòng),不隨波遷移,所以經(jīng)過半個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)C會(huì)回到平衡位置,但不會(huì)運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn),A錯(cuò)誤;M點(diǎn)和P點(diǎn)的振動(dòng)情況不會(huì)相同,B錯(cuò)誤;波向右傳播,F

8、點(diǎn)和A點(diǎn)都向上振動(dòng),A點(diǎn)先到達(dá)最低位置,C錯(cuò)誤;B點(diǎn)和D點(diǎn)的振動(dòng)相差半個(gè)周期,所以振動(dòng)步調(diào)相反,D正確?！咀兪接?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(diǎn)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(diǎn)的加速度方向沿y軸負(fù)方向,B、C質(zhì)點(diǎn)的加速度方向沿y軸正方向,所以A、D正確;x=15cm處質(zhì)點(diǎn)的位移是-0.1m,B錯(cuò)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(yùn)動(dòng),“下坡”區(qū)必向上運(yùn)動(dòng),故B、C正確。根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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(diǎn)向下振動(dòng),“下坡”的點(diǎn)向上振動(dòng),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(diǎn),沿豎直方向畫出一個(gè)箭頭表示質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向,并設(shè)想在同一點(diǎn)沿水平方向畫出另一個(gè)箭頭表示波的傳播方向,那么這兩個(gè)箭頭總是位于圖線的同側(cè),如圖。(3)平移法:將原波形(用實(shí)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(diǎn)的振動(dòng)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(dòng)圖像與波的圖像的比較 對比分析波的圖像和振動(dòng)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(diǎn)的平衡位置,而振動(dòng)圖像橫軸表示時(shí)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(yùn)動(dòng)的圖像簡諧波的圖像不同點(diǎn)物理意義表示某質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻的位移表示某時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移研究對象某個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所有質(zhì)點(diǎn)研究內(nèi)容某質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間的變化規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律圖像圖像變化隨時(shí)間延伸隨時(shí)間推移一個(gè)完整圖像所占橫坐標(biāo)的距離表示一個(gè)周期T表示一

11、個(gè)波長比喻單人舞的錄像抓拍的集體舞照片簡諧運(yùn)動(dòng)的圖像簡諧波的圖像相同點(diǎn)及聯(lián)系圖像形狀正弦曲線可獲得的信息質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅、位移、加速度的方向聯(lián)系質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是組成波動(dòng)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(shí)的波形圖,若以圖甲所示情況為計(jì)時(shí)起點(diǎn),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(shí),是表示a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像B.當(dāng)這列波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí),是表示a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像C.當(dāng)這列波沿x軸正方向傳播時(shí),是表示b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像D.當(dāng)這列波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí),是表示b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像【解題探究】(1)若質(zhì)點(diǎn)a向上運(yùn)動(dòng),說明波向哪個(gè)方向傳

12、播?提示:質(zhì)點(diǎn)a向上運(yùn)動(dòng),說明質(zhì)點(diǎn)a前面相鄰的點(diǎn)在a的上方,故波沿x軸正方向傳播。(2)若質(zhì)點(diǎn)b向上運(yùn)動(dòng),說明波向哪個(gè)方向傳播?提示:質(zhì)點(diǎn)b向上運(yùn)動(dòng),說明質(zhì)點(diǎn)b前面相鄰的點(diǎn)在b的上方,故波沿x軸負(fù)方向傳播。【規(guī)范解答】選A、D。根據(jù)波的傳播方向,確定質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向,進(jìn)而畫出該點(diǎn)的振動(dòng)圖像。如果這列波沿x軸正方向傳播,a點(diǎn)應(yīng)向上運(yùn)動(dòng),b點(diǎn)應(yīng)向下運(yùn)動(dòng),這樣振動(dòng)圖像表示的是a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像;如果這列波沿x軸負(fù)方向傳播,a點(diǎn)應(yīng)向下運(yùn)動(dòng),b點(diǎn)應(yīng)向上運(yùn)動(dòng),振動(dòng)圖像表示的是b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)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(dòng)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(diǎn)在同一時(shí)刻的位移B.通過波的圖像可以找出任一質(zhì)點(diǎn)在任一時(shí)刻的位移C.從振動(dòng)圖像可以找出很多質(zhì)點(diǎn)在任一時(shí)刻的位移D.兩種圖像的縱坐標(biāo)都表示質(zhì)點(diǎn)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(gè)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的位移,A正確;通過波的圖像可以找出任一質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的位移,從振動(dòng)圖像可以找出某一質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻的位移,B、C錯(cuò)誤,D正確。2.振源A帶動(dòng)細(xì)繩振動(dòng),某時(shí)刻形成的橫波波形如圖所示,在波傳播到細(xì)繩上一點(diǎn)P時(shí)開始計(jì)時(shí),則圖中能表示P點(diǎn)振動(dòng)圖像的是()【解析】選C。根據(jù)波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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(dòng)的,所以t=0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)P應(yīng)

14、由平衡位置開始向下運(yùn)動(dòng),所以C正確?！咀兪接?xùn)練】1.如圖是某時(shí)刻橫波的波形圖,則()A.若質(zhì)點(diǎn)a向下運(yùn)動(dòng),則波是從左向右傳播的B.若質(zhì)點(diǎn)b向上運(yùn)動(dòng),則波是從左向右傳播的C.若波從右向左傳播,則質(zhì)點(diǎn)c向下運(yùn)動(dòng)D.若波從左向右傳播,則質(zhì)點(diǎn)d向上運(yùn)動(dòng)【解析】選B。根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系,若a、b向下運(yùn)動(dòng),則波向左傳播,A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確。若波向左傳播,則c向上運(yùn)動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤。若波向右傳播,則d向下運(yùn)動(dòng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(多選)取向上為質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的正方向,得到如圖所示的兩個(gè)圖像,其中圖甲是一列波的圖像,A是介質(zhì)中的一個(gè)質(zhì)點(diǎn),圖乙是介質(zhì)中另一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像,B為振動(dòng)中的某一個(gè)時(shí)刻,關(guān)于圖甲中A質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向和圖乙中B時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向,下列說法正確的是()A.A質(zhì)點(diǎn)向下B.A質(zhì)點(diǎn)向上C.B時(shí)刻向下D.B時(shí)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(diǎn)A的振動(dòng)方向向下,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;圖乙表示的是振動(dòng)圖像,在圖中B所對應(yīng)的時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)向下運(yùn)動(dòng)(因?yàn)橄乱粫r(shí)刻位移為負(fù)值),選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤?！举Y源平臺】波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的關(guān)系【示范題】如圖所