山东省2018_2019学年高中物理第十二章机械波第2节波的图像讲义(含解析)新人教版

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1、第2节波的图像1.正弦波在介质中传播时,波所到处的介质质点都做简谐运动。2.波形图表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移,振动图像则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移。3.从波的传播方向看,“上坡”的点向下运动,“下坡”的点向上运动,简称“上坡下,下坡上”。一、波的图像的画法二、正弦波1.概念波的图像是正弦曲线,这样的波称为正弦波,也叫简谐波,如图所示。2.介质中有正弦波传播时,介质中的质点在做简谐运动。三、振动图像和波的图像1.振动图像表示介质中的“某个质点”在“各个时刻”的位移。2.波的图像表示介质中的“各个质点”在“某个时刻”的位移。1

2、.自主思考——判一判(1)波的图像表示质点在各个不同时刻的位移。(×)(2)只有横波才能画出波的图像。(×)(3)波的图像表示波中各质点在某一时刻的位移。(√)(4)简谐波中各质点做的是简谐运动。(√)2.合作探究——议一议如图甲为波的图像,图乙为振动图像,波的图像外形上与振动图像相似,如何辨别它们?提示:可根据图像的横坐标的意义进行区别,若横坐标为时间t,表示振动图像,若横坐标为位置x,表示波的图像。对波的图像的理解1.对波的图像的理解(1)波的图像是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”。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

3、)简谐波的图像是正(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,介质中有正弦波传播时,介质中的质点做简谐运动。(3)横波的图像形状与波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布相似,波形中的波峰即为图像中的位移正向的最大值,波谷即为图像中的位移负向的最大值,波形中通过平衡位置的质点在图像中也恰处于平衡位置。2.由波的图像获得的三点信息(1)可以直接看出在该时刻沿传播方向上各个质点的位移。(2)可以直接看出在波的传播过程中各质点的振幅A。(3)若已知该波的传播方向,可以确定各质点的振动方向;或已知某质点的振动方向,可以确定该波的传播方向。3.波的图

4、像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,则不同时刻波的图像不同。质点的振动位移做周期性变化,则波的图像也做周期性变化。经过一个周期,波的图像复原一次。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,也可能沿x轴负向传播,具有双向性。[典例] [多选]如图所示为一弹性绳3s时的波形,有关这列波的说法以下正确的是(  )A.若波向右传播,则3s时质点P的振动方向向下B.若波向左传播,则3s时质点P的振动方向向下C.若波向右传播,则质点Q的起振方向向下D.若波向左传播,则质点Q的起振方向向上[

5、解析] 若波向右传播,根据上下坡法,P点在3s时处于下坡段,故向上振动,A错;若向左传播,P点处于上坡段,要向下振动,B项正确。质点的起振方向跟波的最前沿质点的振动方向相同。当波向右传播时,P点是最前沿,故Q点的起振方向向上,C项错;若波向左传播,M点是最前沿,故Q点的起振方向向上,D项正确。[答案] BD判断质点振动方向与波的传播方向的四种常用方法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”。如图所示。2.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Δt后的波形,就知道了各质点经过Δt

6、时间到达的位置,此刻质点振动方向也就知道了。如图所示。    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运动方向,并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,如图所示。若波向右传播,则P向下运动。4.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与波源之间的图像上靠近P点另找一点P′,若P′在P上方,则P向上运动,若P′在P下方,则P向下运动。如图所示。 1.[多选]一列横波沿绳子向右传播,某时刻形成如图所示的凸凹形状,对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点,下列说法正确的是(  )A

7、.它们的振幅相同B.其中D、F速度方向相同C.其中A、C速度方向相同D.从此时算起,B比C先回到平衡位置解析:选AD 简谐波中各个质点的振幅都相同,A正确;B、C、D三点速度方向相同,A、C位移大小相等,方向相同,速度方向相反,D、F两点速度方向相反,B、C错误;波向右传播,B离振源近,B比C先回到平衡位置,D正确。2.如图所示为一简谐横波在某一时刻的图像,设波沿x轴正方向传播,下列说法中正确的是(  )A.此时刻质点C振幅为负值B.此时刻质点B、E的速度相同C.此时刻质点C、F的加速度、速度都为零D.此时刻质点D正沿y轴负方向运动解析:选D 振幅即为振动

8、的幅度,恒为正值,选项A错误;由波的传播方向可知,此时刻质点B、E

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