《高中物理粤教选修3-4课件：第二章 机械波2.2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理粤教选修3-4课件：第二章 机械波2.2（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 目标导航预习导引 目标导航预习导引一二三 一 波的图象 1 波的图象的作法 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平衡 位置 纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移 2 选取正方向 选取质点振动的某一个方向为y轴正方向 x轴一 般向右为正 3 描点 把某一时刻所有质点的位移画在坐标系里 4 连线 用一条平滑的曲线把坐标系中的各点连接起来 就是这 一时刻的波的图象 目标导航预习导引一二三 2 波的图象的特点 1 波源做简谐运动时 介质的各个质点随之做简谐运动 所形成 的波就是简谐波 2 简谐波中表示各个质点同一时刻的位移的图象是一条正弦或 余弦曲线 3 简谐波是一种最基本
2、 最简单的波 其他的波可以看作是由若 干简谐波合成的 3 波的图象与振动图象的比较 1 波的图象表示介质中的 各个质点 在 某一时刻 的位移 2 振动图象表示介质中 某个质点 在 各个时刻 的位移 目标导航预习导引一二三 二 波长 1 定义 在波动中 对平衡位置的位移总是相同的两个相邻质点间 的距离 2 特征 在横波中 两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于 波长 在纵波中 两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波 长 目标导航预习导引一二三 三 波的波速 周期和频率 1 波速 波动中振动 以波峰或波谷作为标志 在介质中的传播速度 2 波的周期等于波上各质点的振动周期 3 在波动中 各个质
3、点的振动周期 或频率 是相同的 它们都等于波 源的振动周期 或频率 5 在一个周期的时间内 振动在介质中传播的距离等于一个波长 6 公式 v f 它还等于波长除以周期的商 公式为 这两个公 式虽然是从机械波得到的 但也适用于我们以后将会学到的电磁波 7 波速的决定因素 同种机械波在介质中的传播速度由介质本身的 性质决定 在不同的介质中 波速一般不同 另外 波速还与温度有关 目标导航预习导引一二三 甲 乙两同学关于波的认识提出以下两个观点 甲说 在一个周 期内 介质中的质点通过的路程为一个波长 乙说 由公式v f知波 的频率越高 波速越大 他们的观点正确吗 提示 他们的观点均不正确 波在传播时
4、介质中的质点都在平 衡位置附近振动 不随波的传播而迁移 一个周期内质点通过的路 程为四倍振幅 而不等于一个波长 机械波的传播速度只与介质本 身和温度有关 与波的频率 周期 无关 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用四五 一 波的图象 1 波的图象是某一时刻介质中各个质点运动情况的 定格 可借 用 定格 这一比喻加深理解 可以将波的图象比喻为某一时刻对 所有质点拍摄下的 集体照 2 简谐波的图象是正 余 弦曲线 是最简单的一种波 各个质点振 动的最大位移都相等 3 波的图象的周期性 在波的传播过程中 各质点都在各自的平衡 位置附近振动 不同时刻质点的位移不同 则不同时刻波的图象不 同 质点的振
5、动位移做周期性变化 则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 4 波的传播方向的双向性 如果只知道波沿x轴传播 则有可能沿x 轴正向传播 也有可能沿x轴负向传播 具有双向性 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用四五 波中各质点做简谐运动 是一种变加速运动 是否说明波的传播 也是变加速运动 答案 波在同种均匀介质中是匀速传播的 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用四五 例1 多选 下图所示为一列向右传播的简谐横波在某个时刻 的波形 由图象可知 A 质点b此时的位移为零 B 质点b此时向y轴负方向运动 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
6、位置的位移是4 cm 思路分析解答本题要理解以下三点 1 理解波的图象的物理意义 2 掌握已知某一时刻波的图象 确定质点运动方向的方法 3 理解波的传播可看成波形的传播 不能误认为是质点的平移 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用四五 解析 由图象可知质点b此时位于平衡位置 故其位移为零 选项A 正确 根据带动法 在质点b靠近波源一侧的附近 选参考质点b 由于 质点b 在质点b上方 所以此刻质点b向y轴正方向运动 选项B错误 简谐波在介质中传播时 介质中各质点的振幅都相同 选项C正确 再经过 质点a运动到负的最大位移处 其路程为2A 即4 cm 偏离 平衡位置的位移为 2 cm 选项D错误
7、答案 AC 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用四五 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用四五 细绳的一端在外力作用下从t 0时刻开始做简谐运动 激发出一 列简谐横波 在细绳上选取15个点 图甲为 t 0时刻各点所处的位置 图乙为 时 刻的波形 答案 见解析 一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用四五 解析 机械波在传播的过程中 介质中的质点都在各自的平衡位 置附近振动 时间上依次滞后 从波形上看出 在 时刻第4个质 点才开始振动 则在 时刻第10个质点刚开始振动 此时第4个质 点已振动了 的时间回到了自己的平衡位置 第1个质点到达下方 最大位移处 新的波形如图所示 一二三知识精要典题例解
8、迁移应用四五 二 波的图象与振动图象的比较 波的图象和振动图象的区别首先是横轴表示的物理量不同 波 的图象横轴表示各介质质点的平衡位置 而振动图象横轴表示时间 另外 图象的意义 隐含信息等方面也不相同 具体比较如下 一二三知识精要典题例解迁移应用四五 一二三知识精要典题例解迁移应用四五 例2 1 一列简谐横波沿x轴负方向传播 图 a 是t 1 s时的波 形 图 b 是波中某质点振动位移随时间变化的振动图线 两图用同 一时间起点 则图 b 可能是图 a 中哪个质点的振动图线 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 一二三知识精要典题例解迁移应用四
9、五 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 图线 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 解析 1 当t 1 s时 由图 b 振动图线可知 质点在t 1 s时在平衡位 置 正要沿y轴负方向运动 由图 a 波动图线向x轴负方向传播判断 x 0处和x 4 m处的质点在平衡位置 正沿y轴负方向运动 2 由图 a 波动图线向x轴正方向传播可判断x 2 m处和x 6 m处 的质点在平衡位置 正沿y轴负方向运动 故选C 答案 1 A 2 C 一二三知识精要典题例解迁移应用四五 一二三知识精要典题例解迁移应用四五 一列简谐波在t
10、0时刻的波形如图 a 所示 图 b 表示该波传播的 介质中某质点此后一段时间内的振动图象 则 A 若波沿x轴正方向传播 b 图应为a点的振动图象 B 若波沿x轴正方向传播 b 图应为b点的振动图象 C 若波沿x轴正方向传播 b 图应为c点的振动图象 D 若波沿x轴正方向传播 b 图应为d点的振动图象 答案 B 一二三知识精要典题例解迁移应用四五 解析 在图 b 的振动图象中 t 0时刻质点在平衡位置并向y轴的 正方向运动 而图 a 的波形图却表明 在t 0时刻 质点b d在平衡位 置 而a c不在平衡位置 故A C选项不可能正确 若波沿x轴正方 向传播 质点b应向上运动 逆着波的传播方向在质点
11、b附近找一相 邻点 此点正好在质点b的上方 质点b就应跟随该点向上运动 B选 项正确 若波沿x轴正方向传播 同理可以确定质点d应向下运动 D 选项错 故正确选项为B 一二三知识精要典题例解迁移应用四五 三 质点振动方向与波传播方向的判断方法 由波传播方向判定 质点振动方向可以根据实际情况灵活选择 不同的方法 1 上下坡法 沿波的传播方向看 上坡 的点向下运动 下坡 的点向上运动 简称 上坡下 下坡上 如图a 图a 一二三知识精要典题例解迁移应用四五 2 带动法 原理 先振动的质点带动邻近的后振动质点 方法 在质点P靠近波源一方附近的图象上另找一点P 若P 在P上 方 则P向上运动 若P 在P下
12、方 则P向下运动 如图b 图b 一二三知识精要典题例解迁移应用四五 3 微平移法 原理 波向前传播 波形也向前平移 方法 作出经微小时间 t后的波形 就知道了各质点经过 t时间到 达的位置 此刻质点振动方向也就知道了 如图c 图c图d 4 同侧法 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d所示 若波向右传播 则P向下运动 一二三知识精要典题例解迁移应用四五 例3 右图是某波源振动一个周期形成的波的图象 下列说法 正确的是 A 若P是波源 开始时向上振动 B 若P是波源 Q点将向上振动 D 若Q是波源 P将向上振动 一二三知识精要典题例解迁移应用四五 答案 D 一二三知识精要典题例解
13、迁移应用四五 多选 一简谐横波在x轴上传播 在某时刻的波形如图所示 已知 此时质点F的运动方向向下 则 A 此波朝x轴负方向传播 B 质点D此时向下运动 C 质点B将比质点C先回到平衡位置 D 质点E的振幅为零 答案 AB 解析 根据上下坡法可判断 F向下运动时 波从右向左传播 F与D 在同一侧 即D也向下运动 故A B对 又D向下运动带动C向下运 动 D与B不在同一侧 即B向上运动 C将比B先回到平衡位置 故C错 振幅指质点偏离平衡位置的最大距离 所以E点的振幅不为零 故 D错 故正确选项为A B 一二三知识精要典题例解迁移应用四五 四 波长 1 关于波长的定义 振动相位总是相同 和 相邻两
14、质点 是波长定义的两个必要条 件 缺一不可 在波的图象中 无论从什么位置开始 一个完整的正 余 弦曲线对应的水平距离为一个波长 2 关于波长与周期 一二三知识精要典题例解迁移应用四五 3 波的空间周期性 1 相隔距离为一个波长的整数倍的两质点 振动情况完全相同 即离开平衡位置的位移 总是 相等 振动速度大小和方向也 总是 相同 因而波长显示了波的空间周期性 2 相隔距离为半波长的奇数倍的两质点的振动情况完全相反 即 在任何时刻它们的位移大小相等 方向相反 速度也是大小相等 方向相反 会同时一个在波峰 一个在波谷或同时从相反方向经过 平衡位置 一二三四五知识精要典题例解迁移应用 例4 多选 下图
15、是一列简谐波在某一时刻的波形 下列说法 正确的是 A 质点A C E G I在振动过程中位移总是相同 B 质点B F在振动过程中位移总是相同 C 质点D H的平衡位置间的距离等于一个波长 D 质点A I在振动过程中位移总是相同 它们的平衡位置间的距 离等于一个波长 思路分析判断波长可以从三个方面进行 1 从波的传播上 2 从 各质点的相互联系上 3 从波形图上 一二三四五知识精要典题例解迁移应用 解析 从题图中可以看出质点A C E G I在该时刻的位移都 是零 由于波的传播方向是向右的 容易判断出质点A E I的速度 方向是向下的 而质点C G的速度方向是向上的 因而这五个点的 位移不总是相
16、同 选项A错误 质点B F是处在相邻的两个波峰的 点 它们的振动步调完全相同 在振动过程中位移总是相同 选项B正 确 质点D H是处在相邻的两个波谷的点 它们的平衡位置之间的 距离等于一个波长 选项C正确 虽然质点A I在振动过程中位移总 是相同 振动步调也完全相同 但由于它们不是相邻的振动步调完 全相同的两个点 它们的平衡位置之间的距离不等于一个波长 应 等于两个波长 选项D错误 答案 BC 一二三四五知识精要典题例解迁移应用 一二三四五知识精要典题例解迁移应用 多选 关于波长的下列说法正确的是 A 机械振动在一个周期内传播的距离就是一个波长 B 在波形上位移相同的相邻两质点之间的距离等于一个波长 C 在波形上速度最大且相同的相邻两质点间的距离等于一个波 长 D 在波形上振动情况总是相同的两点间的距离等于一个波长 答案 AC 解析 机械振动的质点在一个周期内向远处传播一个完整的波形 故A选项正确 由波形可知 在一个完整波形上 位移相同的相邻质 点之间的距离不一定等于一个波长 故B选项错误 速度最大且相同 的质点 在波形上是在平衡位置上 如果相邻 那么正好是一个完整 波形的两个端点 所
