人教版2019选择性必修第一册 新教材同步 第三章 2　波的图象导学案（教师版+学生版）

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2　波的图象[学科素养与目标要求]　物理观念：1.知道图象中纵、横坐标表示的物理量，理解波的图象的物理意义.2.理解波的图象和振动图象的区别.科学思维：1.根据某一时刻的波的图象和波的传播方向，能指出图象中各质点在该时刻的振动方向.科学探究：1.通过实验、多媒体动画等手段，在头脑中形成关于波的物理图景，提高抽象思维能力.一、波的图象的画法1.建立坐标系用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的 ，纵坐标y表示某时刻各质点 .2.描点把平衡位置位于x1，x2，x3，…的质点的位移y1，y2，y3，…画在xOy坐标平面内，得到一系列坐标为( ， )，( ， )，( ， )，…的点.3.连线用一条 的线把各点连接起来就是这时 ，有时也称 ，简称 .二、正弦波(1)如果波的图像是 曲线,这样的波叫作正弦波,也叫简谐波。 (2)介质中有正弦波传播时,介质的质点在做 。 三、波形图与振动图象(1)波形图表示介质中的“ 质点”在“ 时刻”的位移。我们可以形象地说:波的图像是“照相式”的。 对应某一时刻质点的“集体照”位移(2)振动图像表示介质中“ 质点”在“ 时刻”的位移。我们可以形象地说:振动图像是“录像式”的。 1.判断下列说法的正误.(1)波的图象反映的是某一时刻介质中各质点的位移情况.(　 　)(2)从波的图象可以知道各质点振动的振幅.(　 　)(3)在不同时刻波的图象有可能完全相同.(　 　)(4)振动图象的图线实质是振动质点所经过的路径形状，波的图象的实质是某一时刻各个质点的连线形状.(　 　)2.一列沿x轴正方向传播的横波在某一时刻的波形图如图1所示，由图可知质点的振幅A＝______ cm，此时质点P的运动方向向_______，加速度方向向_______，且速度在_______(填“增大”“减小”或“不变”)，加速度在_______(填“增大”“减小”或“不变”).图1一、波的图象机械波是机械振动在介质里的传播过程,从波源开始,随着波的传播,介质中的大量质点先后开始振动起来。虽然这些质点都在平衡位置附近重复波源的振动,但由于它们振动步调不一致,所以在某一时刻介质中各质点对平衡位置的位移各不相同。(1)在平面直角坐标系中,要画出波的图像,横、纵坐标应分别表示什么物理量?(2)波的图像表示了怎样的物理意义?1.对波的图象的理解(1)波的图像是某一时刻介质中各个质点的位移情况。可以将波的图像比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”。(2)简谐波的图像是正弦曲线,是最简单的一种波,各个质点振动的振幅、周期都相等。(3)波的图像的周期性:在波的传播方向上,各个质点的振动依次落后,因此在不同时刻,质点的位移不同,波的图像一般不同;但质点的位移做周期性变化,即经过一个或多个周期,质点又回到原来的位置,波的图像重复一次,即波的图像也做周期性变化 。2.由波的图象获得的三点信息如图所示,知道一列波在某时刻的波形,能从这列波的波形中了解到波的传播情况主要有以下几点:(1)直接看出在该时刻沿传播方向上各质点的位移,即图线上各点的纵坐标。图中的M点的位移是2 cm。(2)直接看出各质点的振幅A,即波的图线上纵坐标最大值的绝对值,图中A=4 cm。(3)判断各质点在该时刻的回复力方向和加速度方向,与位移方向相反。(4)若已知波的传播方向,可确定各质点在该时刻的振动方向、速度大小的变化趋势等。反之亦然。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轴正向或x轴负向传播.例1 (多选)(2023广东潮州高二期末改编)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某个时刻的波形如图所示,由图像可知(　　)A.质点b此时向y轴正方向运动B.质点d的振幅是2 cmC.再经过三分之一周期,c、e两点的速度等大、反向D.再经过半个周期,质点a通过的路程是4 cm,偏离平衡位置的位移是2 cm二、质点的振动方向与波传播方向的关系下图是一列向右传播的机械波的图象，请在图上标出各点的运动方向.已知波的传播方向判断质点振动方向的方法1带动法:先振动的质点带动邻近的后振动质点,在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P',若P'在P点上方,则P向上振动;若P'在下方,则P向下振动(如图甲所示)。 2上下坡法:沿波的传播方向看去,“上坡”处的质点向下振动;“下坡”处的质点向上振动,简称“上坡下,下坡上”(如图乙所示)。3同侧法:在波的图像上的某一点,沿竖直方向画出一个箭头表示质点振动方向,并设想在同一点沿水平方向画一个箭头表示波的传播方向,那么这两个箭头总是在曲线的同侧(如图丙所示)。4微平移法:如图丁所示,实线为t时刻的波形,作出微小时间ΔtΔtab>aa=ad=0C.va=vd>vb>vcD.va=vd