高中物理 第十二章 机械波 2 波的图象课堂互动学案 新人教版选修3-4-新人教版高二选修3-4物理学案VIP专享VIP免费

2波的图象课堂互动三点剖析1.波的图象及应用波动图象表示介质中的各个质点在某一时刻偏离平衡位置的位移。波的图象并不是波实际运动的波形图，但某时刻横波的图象形状与波在该时刻的实际波形很相似，波形中的波峰对应波的图象中的位移正向最大值，波谷对应图象中的位移负向最大值。波形中的平衡位置也对应图象中的平衡位置。根据机械波的传播规律，利用该图象可以得出以下的判定：(1)介质中质点的振幅A、波长λ(两相邻波谷间距离)以及该时刻各质点的位移和加速度的方向。(2)根据波的传播方向确定该时刻各质点的振动方向，画出在Δt前或后的波形图象。(3)根据某一质点的振动方向确定波的传播方向。(4)根据波的传播方向判定某质点的振动方向。(5)知道周期后，还可确定波的传播速度。2.波形图象的画法已知波的传播方向，可画出Δt前后的波形图象，具体方法：①平移法：先算出经Δt时间波传播的距离Δs。再把波形向传播方向推进Δs即得。因为波形推进波长整数倍时，波形和原来重合，所以实际处理时通常采用“去整留零”的方法。②特殊点法：取两个特殊点(波峰与平衡位置或波谷与平衡位置)来研究，根据两质点的振动方向，判断出两质点经Δt后的位置，过这两位置画出相应的正弦曲线即可。3.振动图象与波动图的区别振动图象波动图象研究对象一振动质点沿波传播方向所有质点研究内容一质点的位移随时间变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图线物理意义表示一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移图线变化随时间推移图象延续，但已有形状不变随时间推移，图象沿传播方向平移一完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长各个击破【例1】如图12-2-1所示是一列横波在某一时刻的波形图，波沿x轴正向传播。图12-2-1(1)该时刻A质点运动的方向是向___________，C点的运动方向是向___________，D点的运动方向是向___________。1(2)再经过2T，质点A通过的路程是___________cm，质点C的位移是___________cm。解析：(1)由于波沿x轴正方向传播，所以A点在“下坡区”，向上运动；C点、D点均在“上坡区”，C、D两点都向下运动；(2)再经过2T，A又回到平衡位置，所以A通过的路程为4cm；C点也回到平衡位置，其位移为0。答案：(1)上下下(2)40类题演练一列横波在某时刻的波形图如图12-2-2所示。若此时刻质点a的振动方向向下，则波向什么方向传播？图12-2-2解析：取和a点相邻的两个点b、c，若a点此时刻向下振动，则b点应是带动a点振动的，c点应是在a点带动下振动的，所以b点先振动，其次是a、c两点。因此，波是向左传播的。答案：波向左传播。【例2】一列沿x轴正方向传播的横波在某一时刻的波形图象如图12-2-3所示。图12-2-3(1)指出这列波中质点振动的振幅是多少。(2)画出再经过T41时的波形图象。解析：(1)由图象可以看出，质点振动的最大位移是10cm，因此振幅是10cm。(2)经T41波形沿x轴正方向移动的距离为Δx=2m，波形图象如图12-2-4中的虚线所示。图12-2-4【例3】已知平面简谐波在x轴上传播，原点O的振动图线如图12-2-5(a)所示，在t时刻的波形图线如图12-2-5(b)所示。则t′=t+0.5s时刻的波形图线可能是图12-2-6中的()2图12-2-5图12-2-6解析：从图(a)可读出该波的周期是0.4s。由于波沿x轴传播，可能是向右传或是向左传播。当向右传时，在t′=t+0.5s的波形将如D图所示，向左传时，如C图所示。波形的判断应依据图(b)，经(t+0.5)s即经过T45时的波形，也就是图(b)波形再经过4T的变化。答案为C、D。3