高中物理第二章机械波第二节机械波的图象描述学案（含解析）粤教版选修3_4

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1、第二节　机械波的图象描述学习目标重点难点1．能说出波的图象的特征和物理意义．2．能说出横、纵坐标各表示什么物理量，能区分振动图象和波的图象．3．能根据波的传播方向判断各质点的振动方向，能画出某一时间前后的波形图．重点：1．根据波的传播方向，判断各质点的振动方向．2．能根据某一时刻的波形、画出Δt时间前、后的波形．难点：画Δt时间以前的波形．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位移的正方向，x轴一般以向右为正

2、．（3）描点：把某一时刻所有质点的位置画在坐标系里．（4）连线：用一条平滑的线把诸点连接起来就是这时的波的图象．2．波的图象的特点（1）简谐波：波源做简谐运动时，介质中各个质点随之做简谐运动，所形成的波就是简谐波．（2）简谐波的图象的特点：简谐波的图象是一条正弦或余弦曲线．二、描述波的特征的物理量1．波长在波动中，相对平衡位置的位移总是相同的两个相邻质点间的距离，叫做波长，用λ表示．横波的相邻波峰或相邻波谷的距离等于波长；纵波的两个相邻最密部或相邻最疏部的距离等于波长．2．周期和频率在波动中，各个质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

3、频率，这个频率也叫做波的周期或频率，f＝．3．波速波动中振动在介质中的传播速度叫做波速，用v表示v＝或v＝λf．预习交流学生讨论：某同学认为：既然机械波是机械振动在介质中传播时产生的，所以波的图象与振动图象没有区别，实质上是一样的．你认为他的观点是否正确？答案：不正确．波的图象表示的是同一时刻，不同质点离开平衡位置的位移，振动图象表示的是同一质点，不同时刻离开平衡位置的位移，两者的物理意义不同；波动图象中，横坐标表示各质点的平衡位置，振动图象中横坐标表示振动的时间，所以两种图象的作法也有区别．一、波的图象1．有同学认为，本节课所研究的波的图象，既可以是

4、横波的图象，也可以是纵波的图象。这种认识对不对？为什么？答案：不对．因为我们在正交的x轴、y轴中所能表示的只能是互相垂直的两个方向的状态，故我们所学的知识还不能表示纵波的图象．2．确定横波的传播方向与质点的振动方向间的关系有多种方法，试查询并研究这些方法．并且根据你的个人体会，这些方法的实质是什么？答案：实质必须是波形成的原理，即先振动的质点带动后振动的质点振动；后振动的质点重复先振动质点的振动．3．一列简谐波的图象如图所示，已知波沿x轴正方向传播．根据波的产生和传播规律，讨论图中A，B两质点此时的运动方向．答案：A点向y轴正方向运动，B点向y轴负方向

5、运动．一简谐横波某时刻的波形图如图所示，由此图可知（　　）．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向上运动答案：BD解析：若质点a向下运动，由“上下坡”法则，a点必位于上坡段，只有从右向左看，a才处于上坡段，故波应向左传播，选项A错误．同理分析选项B正确．若波从右向左传播，由“上下坡”法则，知d、c两点均位于下坡段，都应向上运动，故选项C错误，D正确．1．根据图象判断质点的运动方向应首先分清是振动图象还是波动图象．2．波动图象根据波的传播方

6、向判断质点的运动方向．常用方法有：方法一：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”（如图甲所示）．方法二：同侧法，在波的图象上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点运动方向，并设想在同一点沿水平方向画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（如图乙所示）．方法三：头头（尾尾）相对法，在波形图的波峰（或波谷）上画出一个箭头表示波的传播方向，并在波峰（或波谷）两边的波形上分别画出两个箭头表示质点的振动方向，那么这三个箭头总是头头相对，尾尾相对（如图丙所示）．方法四：微平移法，将原波形（实

7、线）沿波的传播方向平移后（虚线），则从原波形中实线上质点沿y轴指向虚线的方向，表示原波形中质点的运动方向（如图丁所示）．方法五：特殊点法，先振动的质点带动邻近的振动质点，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点上方，则P向上运动，若P′在P点下方，则P向下运动（如图戊所示）．戊3．运用类似的方法，可以根据质点的运动方向判断波的传播方向．二、波的图象的画法一列简谐波在t＝0时刻的波形如图所示，已知波沿x轴正向传播，能否画出该波时刻的波的图象．若不能，请说明理由；若能，请把该波时的波形图在原坐标系中画出．答案：能．方法一：在内波沿x轴正方

8、向传播的距离为Δx＝v×＝，所以把t＝0时的波形向x轴正方向平移即可得到时的新波形．方法二：经