高中2 波的图象备课ppt课件

这是一份高中2 波的图象备课ppt课件，共33页。PPT课件主要包含了正弦或余弦曲线，平衡位置，图6-3-1，图6-3-2，图6-3-3，图6-3-4，图6-3-5，图6-3-6，图6-3-7，图6-3-8等内容，欢迎下载使用。

一、简谐运动的图象简谐运动的图象是一条　　　　　　　　.这一图线直观地表示了做简谐运动的物体　　的　　　随时间按正弦(或余弦)的规律变化.在振动图象上还可以表示出　　和　　.
二、波的图象1.波的传播情况可以用图象表示.用横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的　　　　　，纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的　　　，画出各个质点的x、y坐标，并把这些点连成曲线，就得到某一时刻的波的图象.
2.波形图象是正弦或余弦曲线的波叫做简谐波.简谐波是一种最基本、最简单的波，其他的波可以看做是由若干简谐波　　　的.
　　振动图象及其应用　　如图6-3-1所示是某质点做简谐运动的振动图象，
根据图象中的信息，回答下列问题：(1)质点离开平衡位置的最大距离有多大？(2)在1.5s和2.5s两个时刻后，质点向哪个方向运动？(3)质点在第2s时的位移是多少？在前4s内的路程是多少？
　　由图象上的信息，结合质点的振动过程可作出以下回答：(1)质点离开平衡位置的最大距离就是x的最大值10cm;(2)在1.5s以后的时间内质点位移减少，因此是向平衡位置运动，在2.5s以后的时间内位移增大，因此是背离平衡位置运动；(3)质点2s时在平衡位置，因此位移为零，质点在前4s内完成一个周期性运动，其路程10cm×4=40cm.
　　要区分简谐运动的振幅、位移和路程概念，如果质点不是从平衡位置或最大位移处计时，经过 T时间质点的位移大小不等于振幅.
　　　 一单摆做小角度摆动，其振动图象如图6-3-2所示，以下说法正确的是( 　 )A.t1时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小B.t2时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小C.t3时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最大D.t=时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大
摆球过最低点时速度达到最大，此时悬线的拉力F=mg+mv2/l，故也达到最大．因此只有答案D正确．
　　波动图象及其应用 　在坐标原点O处有一波源S，它沿ｙ轴做频率为50Hｚ、振幅为2ｃｍ的简谐运动，形成的波可沿ｘ轴正、负方向传播，波速为20ｍ/ｓ.开始振动时S恰好通过O点沿ｙ轴正方向运动，
求：(1)当S完成第一次全振动时，在图6-3-3中画出此刻的波形图；(2)如果波传到坐标为x1=2.7ｍ的M点时，还要经历多少时间波才能传到坐标为x2=-2.9ｍ的N点?波传到N点时质点M在什么位置?
　　(1)当S完成一次全振动后，在介质中会形成一个波长的完整波形，由于此处波是向着左右两个方向传播，根据波速和频率可以计算出波长为0.4m，且波源开始运动的方向向上,所以，波形图如图所示：
(2)当波传播到x1=2.7ｍ的M点时,左边的波也传播了2.7m,距离N点还有0.2m,所以还需用时t=0.01s,由于周期等于0.02s,也就是还需要半个周期.由于波源最先的振动方向是向上运动,所以M点开始运动的方向也是向上,经过半个周期以后,M点经过平衡位置向下运动.
　波的传播是以波源为中心向四面八方传播的.图中的坐标原点O为波源，则正、负半轴表示两个传播方向，此时两个方向的波形具有对称性，而不能视为同一个波形图.
　　　　如图6-3-4所示是沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图，其波速为2m/s,由此可推出( )A.下一时刻图中质点b的加速度将减小B.下一时刻图中质点c的速度将减小C.从图示时刻开始，经过0.01s，质点a通过的路程为4cm,位移为零D.若此波遇到另一列简谐横波，并发生稳定的干涉现象，则另一列波的频率为50Hz
　　　　波的双向性和周期性多解问题　　一简谐横波在图6-3-5中x轴上传播，实线和虚线分别是t1和t2时刻的波形图，已知t2-t1=1.0s.由图判断下列哪一个波速是不可能的( )
A.1m/sB.3m/sC.5m/sD.10m/s
　因为题中没有给出波的具体传播方向，故需分沿x轴正方向与沿x轴负方向两种情况讨论，同时因为题中没有明确t2-t1与周期T的关系，故还需考虑到波形在空间分布的周期性.
解法一（波形平移法）：由图可知λ=4m,设波沿x轴正方向传播，则由波形平移法可知，由实线波形变成虚线波形，波形需移动Δx= 　　　,又v= ,所以v=(4k+1)m/s(k=0,1,2,3,…),v可能为1m/s、5m/s、9m/s、…再设波沿x轴负方向传播，则Δx′=　　　　,所以v′= =(4k+3)m/s(k=0,1,2,3,…),v′可能为3m/s、7m/s、11m/s、…
　　解法二（特殊点振动法）：选x=1m处的质点为研究对象，若波沿x轴正方向传播，则质点从正的最大位移处振动到平衡处经历时间　　Δt=kT+　,所以　　　　,则v=　=(4k+1)m/s(k=0,1,2,…);若沿x轴负方向传播，则x=2m处的质点向下振动，质点从平衡位置振动到正的最大位移经历时间Δt′=kT+　T,　　　　　,v′=　=(4k+3)m/s(k=0,1,2,…).答案为D.
　　应用平移法与特殊点法是处理波的问题的两种最常用的方法，若所研究质点在特殊点上（如最高点、最低点、平衡位置），且Δt正好是　T的整数倍时常用特殊点法.平移法只要根据s=vt算出传播的距离再对波形进行平移即可.
(1)波的周期性特点传播距离的周期性：波在均匀介质中传播时，传播距离x总可以写成x=nλ+Δx(n=0,1,2,3,…)，式中λ是波长，Δx是小于一个波长的部分.传播时间的周期性：波在介质中的传播时间t总可以写成t=nT+Δt(n=0,1,2,3,…),式中T是周期，Δt是小于一个周期的时间. (2)波在均匀介质中匀速传播，波速的表达式为v= .
如图6-3-6,一简谐横波在x轴上传播，轴上a、b两点相距12m.t=0时a点为波峰，b点为波谷；t=0.5s时，a点为波谷，b点为波峰，则下列判断中正确的是( )
A.波一定沿x轴正方向传播B.波长可能是8mC.周期可能是0.5sD.波速一定是24m/s
振动图象和波动图象的综合应用一列横波沿x轴正向传播，a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置．某时刻的波形如图6­3­7(a)所示，此后，若经过3/4周期开始计时，则图6­3­7(b)描述的是(　　)
A．a处质点的振动图像 B．b处质点的振动图像C．c处质点的振动图像 D．d处质点的振动图像
波向右传播，可以确定经过周期后，b质点处于平衡位置且向下运动．从此时开始计时，b质点的振动图像如图6­3­7(b)所示．故选B项．
　 注意区别波动图像与振动图像的含义，特别是介质质点的振动方向，在不同的图像中判断方法是不一样的，参与振动的介质质点，其做简谐运动的周期、振幅都取决于波源的振动情况；所有质点的起振方向是相同的．
　　　 有一列向右传播的简谐横波，某时刻的波形如图6-3-8所示，波速为0.6m/s,P点的横坐标x=0.96m.从图示时刻开始计时，此时波刚好传到C点.
(1)此时刻质点A的运动方向和质点B的加速度方向是怎样的？(2)经过多少时间P点第二次到达波峰？(3)画出P质点开始振动后的振动图象.
(1)均沿y轴正方向．波向右匀速传播，根据振动与波动的关系判断此时质点A的振动方向向上，即沿y轴正方向；由波形图像容易观察，此时质点B离开平衡位置的位移为负值，由于回复力F=-kx，所以回复力和加速度都为正值，沿y轴正方向．