高中物理第二章机械波2.2横波的图像学案教科版选修

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1、横波的图像[学习目标]1.知道什么是波的图像，知道图像中纵、横坐标各表示什么物理量，能说出图像中蕴含的信息.2.能区别振动图像和波动图像.3.根据某一时刻的波的图像和波的传播方向，能画出下一时刻和前一时刻的波的图像，并能指出图像中各个质点在该时刻的振动方向．[知识探究]一、波的图像[问题设计]取一条较长的软绳，一同学用手握住一端拉平后上下抖动，另一同学手持数码相机按下快门，想象一下，照片上绳子的像有什么特点？答案　照片上绳子的像类似正弦曲线．[要点提炼]1．波的图像的画法(1)建立坐标系：用横坐标x表示

2、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)正方向的选取：选取质点振动的某一个方向为y轴正方向，x轴一般取向右为正方向．(3)描点：把某一时刻所有质点的位移画在坐标系里．(4)连线：用一条平滑的线把各点连接起来就是这个时刻的波的图像．如图1所示．图12．图像的特点(1)横波的图像形状与波形图相似，所以波的图像也称为波形图．(2)波的图像的周期性：质点振动的位移做周期性变化，即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．(3)波传播方向的双向性：如果只

3、知道波沿x轴传播，则有可能向x轴正向或x轴负向传播．3．图像的物理意义波的图像描述的是同一时刻，沿波传播方向的各个质点离开平衡位置的位移．二、质点的振动方向与波传播方向的关系已知波的传播方向，可以判断各质点的振动方向，反之亦然．判断方法一：带动法后面质点依次重复前面质点的振动．判断方法二：上、下坡法如图2所示，沿波的传播方向，“上坡”的质点向下振动，如D、E、F；“下坡”的质点向上振动，如A、B、C.图2判断方法三：同侧法如图3所示，波形图上表示传播方向和振动方向的箭头在图像同侧．图3三、振动图像和波动

4、图像的比较[问题设计]振动图像和波动图像从形状上看都是正弦曲线，你能说出它们的物理意义有什么不同吗？答案　振动图像表示介质中某一质点在各个时刻的位移，而波动图像表示介质中的各个质点在某一时刻的位移．波动图像可以比喻为在某一时刻各个质点的一幅“照片”，而振动图像可以比喻为一个质点在一段时间内的一段“录相”．[要点提炼]振动图像和波动图像的比较振动图像波动图像研究对象一个振动质点沿波传播方向上的各个质点坐标横轴表示时间，纵轴表示质点的位移横轴表示波的传播方向上各质点的平衡位置，纵轴表示各质点相对各自平衡位置

5、的位移研究内容一个质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图像物理意义图像表示某个质点在各个时刻的位移图像表示介质中各个质点在某一时刻的位移图像变化随时间延伸，图像形状不变，只是沿t轴延续随时间推移，图像整体沿波的传播方向平移图像显示的主要物理量振幅和周期振幅和波长1.辨别波动图像与振动图像时要看图像的横坐标是时间t还是位移x.2．简谐波中的所有质点都做简谐运动，它们的振幅、周期均相同．3．求解两种图像结合问题的技巧是要从一种图像中找到某一质点的振动信息，再根据该质点的振动信息、题设条件和

6、相应的物理规律推知另一种图像及相关情况．一、对波的图像的理解例1　如图4所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某个时刻的波形图，由图像可知(　　)图4A．质点b此时位移为零B．质点b此时向－y方向运动C．质点d的振幅是2cmD．质点a再经过通过的路程是4cm，偏离平衡位置的位移是4cm解析　由波形图知，质点b在平衡位置，所以，其位移此时为零，选项A正确；因波沿x轴正方向传播，波源在左侧，由质点振动方向与波的传播方向的关系可知质点b此时向＋y方向运动，选项B错误；简谐波在传播过程中，介质中各质点的振幅相同

7、，所以质点d的振幅是2cm，选项C正确；再经过的时间，质点a将运动到负向最大位移处，故选项D错误．答案　AC二、质点的振动方向与波传播方向的关系例2　简谐横波某时刻的波形图如图5所示．由此可知：图5(1)若质点a向下运动，则波向什么方向传播？(2)若质点b向上运动，则波向什么方向传播？(3)若波从右向左传播，则质点c向什么方向运动？解析　解法一：同侧法(1)先在a质点上标出向下的振动方向，如图，根据“同侧法”，波的传播方向一定向左．(2)先在b质点上标出向上的振动方向，再根据“同侧法”，则波向右传播．(

8、3)先在c质点上标出波的传播方向(向左)，根据“同侧法”，可知c质点振动方向一定向上．解法二：上、下坡法(1)若a向下运动，则a处于“上坡”，故波向左传播；(2)若b向上运动，则b处于“下坡”，故波向右传播；(3)若波从右向左传播，则c处于“下坡”，故c质点振动方向向上．答案　(1)向左　(2)向右　(3)向上三、波的图像的画法例3　某一简谐横波在t时刻的波形图如图6所示．若波向右传播，画出后和前两个时刻的波的图像．图6解析　方法一：特殊点