高一物理 波的图像和基本应用

合集下载

高三物理 振动图象和波的图象 知识精讲

高三物理 振动图象和波的图象 知识精讲

高三物理 振动图象和波的图象 知识精讲一. 波的图(一)波的图象:以各质点的平衡位置建立x 轴,垂直于x 轴建立y 轴。

表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移。

连接各位移矢量的末端得出的一条曲线。

反映:介质中多个质点在同一时刻的位移空间分布情况。

(二)从图象中得出:(1)λ、每个质点的位移,加速度的方向。

A x (2)已知振动周期,求v v T=λ(3)已知图象中,某质点的振动方向判定波的传播方向,波的传播方向判定振动方向。

同侧法:质点的振动方向机械波传播方向,波形图线同一侧。

(4)根据波的传播方向与介质中某质点的振动方向。

可以画出任意时刻的波形图。

二. 振动图像:(一)简谐运动的图像是表示简谐运动物体的位移随时间变化规律的图像。

简谐运动的图像是正弦或余弦曲线,这也是简谐运动的另一特征。

(二)从简谐运动的图像,我们可以得到如下信息: (1)直接读出振幅(注意单位); (2)直接读出周期;(3)确定某一时刻物体相对平衡位置的位移;(4)判断任一时刻运动物体的速度方向和加速度方向;(5)判断某一段时间内运动物体的速度、加速度、动能及势能大小的变化情况。

三. 波的图象和振动图象区别:例1. 如图1所示,一个弹簧振子在A 、B 间做简谐运动,O 是平衡位置,以某时刻作为计时零点(t =0),经过14周期,振子具有正方向的最大加速度,那么图1所示四个运动图像中正确反映运动情况的图像是( )图1分析:从t =014开始经过周期,振子具有正方向的最大加速度;因为加速度方向总是指向平衡位置,且加速度大小与位移大小成比,所以此刻振子应处在负的最大位移处。

答:C 。

例2. 一质点作简谐振动,其位移x 与时间t 的关系曲线如图2所示,由图可知( ) A. 质点振动频率是4HzB. t s =2时,质点的加速度最大C. 质点的振幅为2cmD . t s =3时,质点所受的合外力最大分析:质点完成一次全振动所需的时间叫做振动的周期,振动质点在一秒钟内完成全振动的次数叫做振动的频率,频率等于周期的倒数,由图可见,振动周期为T s =4,因而振动频率f Hz.。

第2单元:波的图象应用:doc高中物理

第2单元:波的图象应用:doc高中物理

第2单元:波的图象应用:doc高中物理一、简要知识点:1、依照波的传播方向确定各质点振动方向;2、画出通过∆t时刻后的波形图;3、利用波动图象的周期性解决波的咨询题。

二、差不多概念:〔一〕、由波的传播方向确定各质点的振动方向或由质点振动方向确定波的传播方向的方法:1、方法一:专门点法〔带动法〕〔1〕明确波的传播方向,确定波源方位〔波由波源传出〕;〔2〕在质点P点靠近波源一方邻近〔不超过1/4〕图象上另找一点P';〔3〕在P'在P的上方,那么P'带动P向上运动,假设P'在P点下方,那么P'点带动P点向下运动;2、方法二、微平移法:作出经微小时刻∆t后〔∆t<T/4〕后的波形,就明白了各质点通过∆t时刻到达的位置,那么运动方向就明白了。

〔二〕画出再经∆t时刻波形图的方法:1、方法一、平移法:〔1〕确定∆t=?〔2〕算出∆t时刻内波的传播距离∆s = v∆t = ?〔3〕把整个波形沿波的传播方向平移∆s 。

2、方法二、专门点法:〔1〕找两点〔原点和4/λ的点并确定其运动方向;〔2〕确定经∆t = ?T时刻内这两点所达到的位置;〔3〕按正弦规律画出新的波形。

3、注意:〔1〕假设要画出∆t时刻前的波形,那么往相反方向平移即可。

〔2〕假设∆s或∆t较大,那么可依照波的图象的重复性采纳去整留零头〔即整数倍的周期去掉,只画出不足周期部分即可〕方法处理即可。

[例题1]如下图,是一列横波在某一时刻的波形图,波沿x轴正向传播,那么:〔1〕A点的振动方向是_______,C点振动方向是_______,D点的振动方向是__________。

〔2〕再经T/2质点A通过的路程是________cm ,质点C的位移是______cm。

[分析和解答:]〔1〕波沿c轴正向传播,波源在左方,那么在A点的左方找一点A',见图A'在A上方,故A点向上运动。

同理C左方邻近找一C',见图C'在C下方,故C向下运动,同理知D向下运动〔或用方法二,画出经专门小时刻∆t的波形图见图虚线所示,那么易知A向上,C、D向下〕〔2〕质点A在T/2时刻内振动了1/2 个全振动,通过路程s = 2A = 2×2 = 4cm,而确定点C的位移,应先确定其运动方向,因C向下运动,经T/2,其刚好会到原先的地点,故其位移是0;可见,上述两种方法应用是专门简单的,注意:〔1〕上述方法反过来应用也能够,即明白了质点的运动方向,也能够确定波的传播方向。

高考物理考点详析 波的图象、振动图象

高考物理考点详析 波的图象、振动图象

一、波的图象与振动图象的综合应用1.巧解图象问题求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法。

(1)分清振动图象与波动图象,此问题最简单,只要看清横坐标即可,横坐标为x则为波动图象,横坐标为t则为振动图象。

(2)看清横、纵坐标的单位。

尤其要注意单位前的数量级。

(3)找准波动图象对应的时刻。

(4)找准振动图象对应的质点。

2.图象问题的易错点:(1)不理解振动图象与波的图象的区别。

(2)误将振动图象看作波的图象或将波的图象看作振动图象。

(3)不知道波传播过程中任意质点的起振方向与波源的起振方向相同。

(4)不会区分波的传播位移和质点的振动位移。

(5)误认为质点随波迁移。

二、振动图象与波的图象振动图象波的图象研究对象一振动质点沿波传播方向的所有质点研究内容一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象物理意义表示同一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移图象信息(1)质点振动周期(2)质点振幅(1)波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移(3)某一质点在各时刻的位移 (4)各时刻速度、加速度的方向(3)任意一质点在该时刻的加速度方向 (4)传播方向、振动方向的互判 图象变化 随时间推移,图象延续,但已有形状不变 随时间推移,波形沿传播方向平移一完整曲 线占横坐 标的距离表示一个周期表示一个波长甲、乙两个单摆的振动图象如图所示。

根据振动图象可以断定A .甲、乙两单摆摆长之比是4:9B .甲、乙两单摆振动的频率之比是2:3C .甲摆的振动能量大于乙摆的振动能量D .乙摆的振动能量大于甲摆的振动能量 【参考答案】A【详细解析】由图可以判定甲、乙两单摆的周期之比为2:3,频率之比为3:2,所以选项B 错误。

根据公式T =2πgl可得摆长之比为4:9,所以选项A 正确。

由于振动的能量不仅与振幅有关,还与摆球的质量有关,所以选项C 、D 错误。

1.如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象,下列说法中正确的是A.甲、乙两单摆的摆长相等B.甲摆的振幅比乙摆大C.甲摆的机械能比乙摆大D.在t=0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆【答案】ABD【解析】振幅可从图上看出甲摆大,故B对。

波的图像的应用

波的图像的应用

形图(虚线). 解法二:特殊质点振动法:根据波动方向和振动方向的关 3T 3T 前和 系,确定两个特殊点(如平衡点和峰点)在 后的位置 4 4 进而确定波形. [答案] 见解析. 3.[答案] (1)4n+3(m)(n=0,1,2,3,……) (2)0.8 s (3)向左
四、波传播的双向性和多值问题 例1:下图的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线, 经0.5秒后,波形如图中的虚线所示。该波的周期 T 大于 0.5秒 1、如果波是向左传播的,波速是多大?周期是多大? 2、如果波是向右传播的,波速是多大?周期是多大?
B
y
O
a
y b d x
O
(b)
t
c (a)
课 堂 练 习
一列简谐横波沿x轴负方向传播,如左图是t=1s时的 波形图,右图是波中某振动质点的位移随时间变化的 振动图线(两图用同一时间起点),则图2可能是图1 中哪个质点的振动图线( ) A.x=0处的质点 B.x=1m处的质点 C.x=3m处的质点 D.x=5m处的质点
Y 波的传播方向 C B D X V V
V
O
A
V
如果这列波是向左传播的,则这四个质点的 振动方向又如何?
课例6.一列横波在某时刻的波形图如图所示。 堂练习
1.若此时刻质点a的振动方向向下,则波向什么 方向传播?
波是向左传播的
2.若波向右传播,此时刻d点向什么方向振动?
d点应该向下振动
y/cm 0 a b x/m
[答案] ABD
五、振动图像与波动图像结合
如图所示,分别为一列横波在某一时刻的波 形图象和在x=6m处的质点从该时刻开始计时 的振动图象,则这列波( BC ) A.沿x轴的正方向传播 B.沿x轴的负方向传播 C.波速为100m/s D、波速为2.5m/s

物理人教版(2019)选择性必修第一册3.2波的描述(共29张ppt)

物理人教版(2019)选择性必修第一册3.2波的描述(共29张ppt)

1.拍照定格某一时刻绳上横波
的照片,记录了绳上各质点在
该时刻的具体位置。
O



x平衡位置 2.横波中偏离平衡位置的位移
方向向上为正值,则位移向下
为负值
从波的图象上可获得的物理信息?
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
从波的图象上可获得的物理信息
(1)直接看出该时刻沿波的传播方向上各个质点
的位移。(图线上各点的纵坐标表示的是各质点
0
P
1
Q′
2

Q
3
4
x/m
知识讲解
新课导入
课堂小结
随堂练习
布置作业
(2)图象平移法
经过时间∆t ,波在传播方向上移动的距离∆x,把图象沿传播方向
平移∆x=v∆t,即得到相对应的图象.
Y
O
波的传播方向
∆x=v∆t
X
新课导入
知识讲解
随堂练习
课堂小结
布置作业
【学以致用】(多选)根据图甲、乙所示,判断下列说法正确的是(
注意:在波的图像中,每一个质点都只在自己的平衡位置附近振动,
而不会随波的传播向远处迁移。
总结:
1.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“某一质点”在“各个时刻”的位移。
2.两个图像判断质点振动方向的方式不同,振动图像可通过下一个
极短时间内质点位移的变化来确定质点的振动方向,而波形图则需
振动图像
振动图像表示一个质点在一段时
间内偏离平衡位置的位移规律。
对所有质点拍一张照片。
波动图

波动图像表示大量质点在某时刻

选修3-4第二节波的图像及应用解读

选修3-4第二节波的图像及应用解读

3.求波的图像变化:已知某时刻波形画出另一时刻波形
⑴ 特殊点法
先找出两点(平衡位置和波峰及波谷特殊点)并确定 其振动方向;然后确定经△t时间内这两点所达到的 位置;最后按正弦规律 画出新的波形。
画出再经t=T/4时的波形图
. y/m P′ v
. . 0
P Q′
1
.2 3 4 x/m
Q
⑵图象平移法
课例堂6.练一列习横波在某时刻的波形图如图所示。 1.若此时刻质点a的振动方向向下,则波向什么
方向传播? 波是向左传播的
2.若波向右传播,此时刻d点向什么方向振动?
d点应该向下振动
y/cm
0
a
b
x/m
课堂练习
一列简谐波在t=0时刻的波形图如图(a)所
示,图(b)表示该波传播的媒质中某质点此后一
段时间内的振动图象,则( B
v
V
V
V
O
B
C
DX
A V
思考:如果这列波是向左传播的,则这四个质点的振 动方向又如何?
2. 已知波形和质点的振动方向判断波的传播方向。
例2.如图所示为一列简谐波在某时刻的波形图,已
知图形上某点的振动方向如图所示。试求这列波的
传播方向.
Y
v
O
V
X
思考1.如果这个质点的振动方向向上,则波的传播 方向又如何?2.如果已知这个质点做减速运动,则 波的传播方向又如何?
将某时刻各质点偏离平衡位置的位移矢量的末端用 光滑的曲线连接起来.
二、波的图象的物理意义
1、 波的图象表示某一时刻各个质点相对于 平衡位置的位移.
2、波图象的重复性(周期性):时间间隔为 周期的整数倍的两时刻的波形相同

波的图像及其应用

波的图像及其应用

第十一章 振动和波 第五节 波的图像及其应用课前基础知识回顾: 一、波的图像(1)作法:用横坐标x 表示在波的传播方向上介质中各质点的 ,纵坐标y 表示: 。

(2)简谐运动的图像是: 。

表示一个质点在各个时刻的位移表示一时刻所有质点的位移)质点的振动周期 )波长、振幅)任意质点此时刻的位移1、画波的图像 【例题1】、.细绳的一端在外力作用下从t=0时刻开始做简谐运动,激发一列简谐横波。

在细绳上选取15个点,如图所示,图①为t=0时刻各点所处位置,图②为t=T /4时刻的波形图(T 为波的周期),在图③中画出t=3T /4时刻的波形图。

【及时应用】某一简谐波在t=0时刻的波形图如图中的实线所示.若波向左传播,画出T/4后时刻的波的图象.2、从图像获得信息【例2】一列简谐波在两时刻的波形如图中实线和虚线所示,由图可确定这列波的A、周期B、波速C、波长D、频率3.波的传播方向和质点振动方向的关系【例题3】一简谐横波以4m/s的波速沿x轴正方向传播。

已知t=0时的波形图如图所示,则()A.波的周期为1sB. x=0处的质点在t=0 时向y轴负方向C. x=0处的质点在t=0.25s时速度为0D. x=0处的质点在t=0.25s时速度为最大【例4】一列简谐横波沿水平直线向右传播,M,N为介质中相距为∆S的两质点,M在左,N在右,t时刻M,N两点正好振动经过平衡位置且M,N之间只有一个波谷,经过∆t时间N质点恰好在波峰,求这列波的波速。

【及时应用】有一列沿水平绳传播的简谐波,频率为10Hz,介质质点沿竖直方向振动,当绳上得质点P 到达其平衡位置且向下振动时,在其右方相距0.6处的质点Q 刚好到达最高点,求这列波的波速?【例题5】(2010北京卷)一列横波沿 轴正向传播,a,b,c,d为介质中的沿波传播方向上四个质点的平衡位置。

某时刻的波形如图1所示,此后,若经过3/4周期开始计时,则图2描述的是( )A .a处质点的振动图像B .b处质点的振动图像C .c处质点的振动图像D .d处质点的振动图像【及时应用】图甲为一列简谐横波在t=0.1s 时刻的波形图,P 是平衡位置为x=1m 处的质点,Q 是平衡位置为 x=4m 处的质点,图乙为质点Q 的振动图像,则 ( ) A.t=0.15s 时,质点Q 的加速度达到正向最大 B.t=0.15s 时,质点P 的运动方向沿y 轴负方向 C.从t=0.10s 到t=0.25s ,该波沿x 轴正方向传播了6m D.从t=0.10s 到t=0.25s ,质点P 通过的路程为30cm【课后训练】详见《习题集训》。

拓展五 波的图象

拓展五    波的图象
各质点在同一时刻 的振动位移 介质中的大量质点 各个质点在同一 时刻的振动位移 原有波形沿波的 传播方向平移
纵坐标
质点的振动位移 一个质点 一个质点在不同 时刻的振动位移 原有图形不变, 图线随时间延伸
研究对象 物理意义 随时间的变 化
四、例题分析
例1、由如图所示的波的图象可知:该波的振幅 为 0.05 m,波长为 4 m,若该波向右传播 的速度是8m/s,则该波的频率是 2Hz ,周期 是 0.5s .质点A此时的速度方向为向 Y轴正方向 . 在 图上画出经过T/4后波的图象.
Y/cm P Q x/m
0
2 4
6 8 0
波的图象
一、波的图象
1.图象的建立: 横坐标表示各质点的平衡位置.纵坐标表示质点(偏 离平衡位置)的位移. y
O
x
2.图象的物理意义: 表示介质中的各个质点在同 一时刻的位移.(一个群像)
3.图象的形状:
正弦或余弦曲线.(如图所示).
二、图象的应用
1.可直接读出振幅和波长,可确定各质点在该时刻的位移、 加速度等物理量的方向. y A x x a
O –A
λ
2.可进行波动方向和质点振动方向的相互判断. y v x “上下坡法则” :上坡下,下坡上.
O
3.可根据波的传播方向和该时刻波形图,作出一段时间前后 y 的波形图. x
①“上下坡法则” : ②平移法: O
三、波动图象和振动图象比较
简谐振动 横坐标 坐 标 时间 简谐横波
介质中各质点的平 衡位置
y/cm
A
x/m
例2、如图所示为一列横波某时刻的波形图,已 知波沿X轴正方向传播,波速为80m/s,试求: (1)该波的振幅、波长、周期、频率; (0.2m;20m;0.25秒;4Hz) (2)从这一时刻起质点P在0.5s内所发生的位移是 多少? (1.6m)

波的图象的应用

波的图象的应用

波的图象的应用(只讨论横波)一、已知波的传播方向,确定质点振动的方向(1)微平移法依据:波传播的是一种运动形式,而质点只在各自平衡位置附近振动。

方法:根据波的传播方向,作出经微小时间Δt ( Δt <T /4)后的波形(只需将整个波形沿波的传播方向作微小的平移),据新波形可知Δt 时间后该质点的新位置,从而可以确定该质点此刻的振动方向。

(2)带动法依据:在波的传播方向上,先振动的质点带动后振动的质点运动,后振动的质点重复先振动质点的运动。

方法:在波形图上,在P 点靠近波源一侧(△x <λ/4)找一点P ' ,若P'在P 点上方,则P 点向上振动;若P'在P 点下方,则P 点向下振动。

(3)上下坡法:下坡往上看,上坡往下看。

(4)同侧法:表示波传播方向的箭头与表示质点振动方向的箭头在波的图线的同侧波峰(波谷)同侧的质点振动方向相同; 波峰(波谷)两侧的质点振动方向相反。

例1、如图所示为一列简谐波在某时刻的波形图,已知图形上某点的振动方向如图所示。

试求这列波的传播方向例2、如图所示是一向右传播的机械波在某时刻的波形图,由图像可知: A 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2cm D 质点d 再经过T/2通过的路程是4cm ,偏离平衡位置的位移是4cm例3、一列波在介质中向某一方向传播,如图所示为此波在某一时刻的波形图,并且此时振动只发生在M 、N 之间,并知此波的周期为T ,Q 质点速度方向在波形图中是向下的,下面说法中正确的是( )A.波源是M ,由波源起振开始计时,P 点已经振动时间TB.波源是N ,由波源起振开始计时, P 点已经振动时间3/4TC.波源是N ,由波源起振开始计时, P 点已经振动时间T/4D.波源是M ,由波源起振开始计时,x y x y v Y X OV PM N Q x/cm y/cm -2 2 0 e d c b aP 点已经振动时间T/4例4、一列横波沿绳子向右传播,某时刻绳子形成如图所示的凹、凸形状,对此时绳上A 、B 、C 、D 、E 五个质点 ( )A .它们的振幅相同B .其中D 和E 的速度方向相同C .其中A 和C 的速度方向相同D .从此时算起,B 比C 先回到平衡位置例5、一列简谐波在t=0时刻的波形图如图(a )所示,图(b)表示该波传播的媒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 轴负方向传播, (b)图应为c 点的振动图象D .若波沿x 轴负方向传播,(b)图应为d 点的振动图象二、已知波速v 和某一时刻波形,画出△t 时间后的波形图(1) 平移法:经过时间△t ,波在传播方向移动的距离△x=V △t ,因此,把图象沿传播方向平移△x=V △t 即得到相对应的图象去整留零: 若△x=kλ+ △x 0,只需平移△x 0(2)特殊点法:在波形上找一些特殊点,如过平衡位置的点和与它们相邻的峰(谷)点,先确定这些点的振动方向,再将Δt 换算为nT+xT ,其中n 为正整数,T 为周期,由于经nT 波形不变,所以分别做出这些特殊点经xT 后的位置,然后按正弦规律画出新波形.例6、如图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图试画出再经过T/4、3T/4和5T/4时的波形图试画出该时刻前T/4、3T/4和5T/4时刻的波形图例7、 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。

2024年高中物理新教材讲义:波的描述

2024年高中物理新教材讲义:波的描述

2波的描述[学习目标] 1.理解波的图像的物理意义,能从波的图像中找出各物理量信息,能区分波的图像和振动图像(重点)。

2.掌握波长、频率和波速的关系,知道三者的决定因素并会进行相关计算(重难点)。

一、波的图像1.波的图像的画法(1)建立坐标系,描点用横坐标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。

得到一系列坐标为(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),…的点。

(2)连线用一条平滑的曲线把各点连接起来就是这一时刻波的图像,有时也称波形图。

2.简谐波(正弦波)(1)如果波的图像是正弦曲线,这样的波叫作正弦波,也叫简谐波。

(2)简谐波中各质点的振动是简谐运动,各质点振动的振幅均相同。

3.波形图与振动图像(1)简谐波的波形图与质点的振动图像都是正弦曲线。

(2)波形图表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移。

(3)振动图像表示介质中“某一质点”在“各个时刻”的位移。

如图所示,观察甲、乙两个图像可知:(1)________图为波的图像;________图为振动图像。

(均选填“甲”或“乙”)(2)甲图中M、P、Q三个点坐标的意义分别是什么?其中P点的振幅是多少?(3)乙图中M′、P′、Q′三个点坐标的意义分别是什么?答案(1)甲乙(2)题图甲中M、P、Q三个点的坐标分别表示x=1m、x=2m、x=4m处三个质点此时的位移为10cm、0、0;质点P的振幅为10cm。

(3)题图乙中M′、P′、Q′三个点的坐标分别表示同一质点在t=1s、t=2s、t=4s时的位移为10cm、0、0。

例1如图所示是一列向右传播的简谐横波某一时刻的波动图像。

对于图中A、B、C、D、E、F、G、H、I九个质点,下列说法中正确的是()A.A、C、E、F、H具有相同的位移B.A、C速度相同,H、F速度方向相反C.B、I振幅相同D.a C>a B答案C解析在波的图像中,纵坐标y表示各质点偏离平衡位置的位移,故A错误;A、C速度方向相反,H、F速度方向相同,故B错误;在简谐波中各质点都做简谐运动,振幅都等于波源的振幅,故C正确;质点所受回复力的大小与位移的大小成正比,因而加速度的大小与位移的大小成正比,则a C<a B,故D错误。

波的图象及其应用

波的图象及其应用

波的图象及其应用张书生一. 波的图象的意义波的图象是表示波的传播方向上,介质中的各个质点在同一时刻相对平衡位置的位移。

当波源做简谐振动时,它在介质中形成简谐波,其波动图象为正弦或余弦图线。

因此,波动图象是介质中某时刻一系列质点的振动情况的反映。

二. 由波的图象(图1)可获取下列信息图11. 该时刻各质点的位移;2. 质点振动的振幅;3. 波长;4. 若知道波速v 的方向,可知各质点的运动方向,如图1所示,该波速方向向右,则1、4质点沿-y 方向运动;2、3质点向+y 方向运动。

5. 若知道该时刻某质点的运动方向,可判断波的传播方向。

如图1所示,设质点4向上运动,则该波向左传播。

6. 若已知波速v 的大小,可求出频率f 或周期T :f T v ==1λ。

7. 若已知f 或T ,可求出v 的大小:v f T ==λλ8. 若已知波速v 的大小和方向,可画出后一时刻的波形图:波在均匀介质中做匀速运动,时间△t 内各质点的运动形式沿波速方向传播∆∆x v t =,即把原波形沿波的传播方向平移△x 。

三. 波的图象应用中的几个问题1. 画波的图象要画出波的图像,通常需要知道波长λ、振幅A 、波的传播方向以及横轴上某质点在该时刻的振动状态(包括位移和振动方向)这四个要素。

2. 如何根据波的传播方向(或质点的振动方向),来判断图象上该时刻各质点的振动方向(或波的传播方向)。

方法很多,这里只介绍最简单也是最实用的一种,即“口诀法”:沿波的传播方向看,“上山低头”“下山抬头”。

其中“低头”表示质点向下振动。

“抬头”表示质点向上振动。

与人低头爬山,下山抬头远眺类比形象助记,十分简捷地判断两者方向间的关系。

如图2(a )、(b )所示,在图(a )中已知波向右传播,则向右看,OA 段为上山,故质点P 向下运动;AB 段为下山,则质点Q 向上运动。

在(b )图中,已知质点P 向下运动,即低头,只有上山才低头,也只有向左看才上山。

波的图像

波的图像

波的图像基础梳理在机械波的传播过程中,介质中的大量质点先后开始振动起来,由于它们振动步调不一致,在某一时刻介质中各质点对平衡位置的位移各不相同。

为了从总体上形象地描绘出波的运动情况,物理学中采用了波的图象。

一、波的图像1.坐标轴:取质点的连线作为X轴,表示质点分布的顺序;取过波源质点的作为y轴,表示质点位移。

2.意义:在波的传播方向上,介质中振动的各质点在某一时刻相对各自平衡位置的位移。

3.形状:(或)图线。

4.图象形成:波的图象相当于一张,它记录了拍照时刻介质中各质点离开平衡位置的位移。

二、振动图像和波动图像的的比较三、判断波的传播方向和质点振动方向的方法已知波的传播方向判定图象上该时刻各质点的振动方向,常用方法如下:1.带动法:根据波动过程的特点,利用靠近波源的点带动它邻近的离波源稍远的点的特性,在被判定振动方向的点P 附近图象上靠近波源一方找一点P’,若在P 点的上方,则P’带动P 向上运动,若P’在P 点的下方,则P’带动P 运动。

2.上下坡法:把波动图线类比凸凹的路面,凸凹路面就有上坡段和下坡段,沿着波的传播方向看去,位于上坡段上的质点就 运动,下坡段上的质点就 运动.3.微平移法:将波形曲线沿波的传播方向做微小 ,如波动图像上的某点,移动后它比原来的位置 了,说明经过极短的一段时间它 运动了。

典例剖析例1.有关如图10-2-1所示两个图像的说法正确的是( )A .甲为振动图像B .乙为振动图像C .甲为波动图像D .乙为波动图像 解析:波的图象表示介质中各质点在某一时刻偏离平衡位置的情况,振动图像表示某一质点在不同时刻偏离平衡位置的情况,可见甲为波动图像,乙为振动图像,BC 正确。

答案:BC例2.图10-2-2中画出了一列向右传播的横波在某个时刻的波形图象,由图象可知( )A .质点a 此时的位移是零B .质点b 此时向-y 方向运动C .质点C 、d 的振幅相等D .质点c 此时的加速度方向为正解析:质点a 此时的位移是最大,A 不对;因波向右传播,b 质点处在下坡路上,应向上运动,B 不对;同一列简谐波中的质点,振幅都是一样的,C 正确;质点c 此时的加速度方向为正,D 正确。

高中物理选修3-4-波的图象

高中物理选修3-4-波的图象

波的图象知识集结知识元波的图象知识讲解横波的图象1.图象的建立用横坐标x表示在波的传播方向上介质中各质点的平衡位置,纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移,并规定横波中位移方向向某一个方向时为正值,位移方向向相反的方向时为负值.在xOy平面上,描出各个质点平衡位置x与对应的各质点偏离平衡位置的位移y的坐标点(x,y),用平滑的曲线把各点连接起来就得到了横波的波形图象(如图所示).2.图象的特点(1)横波的图象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象中的位移正向的最大值,波谷即为图象中位移负向的最大值,波形中通过平衡位置的质点在图象中也恰处于平衡位置.(2)波形图象是正弦或余弦曲线的波称为简谐波.简谐波是最简单的波.(3)波的图象的重复性:相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同.(4)波的传播方向的双向性:不指定波的传播方向时,图象中波可能向x轴正方向或z轴负方向传播.波动图象的意义:描述在波的传播方向上的介质中的各质点在某一时刻离开平衡位置的位移.3.由波的图象可以获得的信息知道了一列波在某时刻的波形图象,如图所示,能从这列波的图象中了解到波的传播情况主要有以下几点:(1)可以直接看出在该时刻沿传播方向上各质点的位移.图线上各点的纵坐标表示的是各质点在该时刻的位移.如图中的M点的位移是2cm.(2)可以直接看出在波的传播过程中各质点的振幅A,即波动图线上纵坐标最大值的绝对值,即A=4cm.(3)可以判断出沿传播方向上各质点在该时刻的运动方向.如要确定图线上N点的振动方向,可以根据波的传播方向和波的形成过程,知道质点N开始振动的时刻比它左侧相邻质点M要滞后一些,所以质点M在此时刻的位移值是质点N在下一时刻的位移值,由此判断出质点N此时刻的速度方向应沿y轴正方向,即向上振动.如果这列波的传播方向改为自右向左,则质点M开始振动的时刻比它右侧相邻质点N要滞后一些,所以质点N此时刻的位移值将是质点M在晚些时刻的位移值,由此判断出质点M此时刻的速度方向应沿-y方向,即向下振动.总之,利用波的传播方向确定质点运动方向的方法是要抓住波动的成因,即先振动的质点(即相邻两点中离波源比较近的质点)总是要带动后面的质点(即相邻两点中离波源比较远的质点)运动.4.已知质点的运动方向来判断波的传播方向或已知波的传播方向来判断质点的运动方向时,判断依据的基本规律是波形成与传播的特点,常用的方法有:方法一(上下坡法):沿波的传播方向看去,“上坡”处的质点向下振动;“下坡”处的质点向上振动,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)两边波形上分别画出两个箭头表示质点运动方向,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):如图丁所示,实线为t 时刻的波形图,作出微小时间后的波形如虚线所示.由图可见t时刻的质点由P1(或P2)位置经Δt后运动到P1’(或P2’)处,这样就可以判断质点的运动方向了.特点振动图象波动图象相同点图线形状正(余)弦曲线正(余)弦曲线纵坐标y不同时刻某一质点的位移某一时刻介质中所有质点的位移纵坐标最大值振幅振幅不同点描述对象某一个振动质点一群质点(x轴上各个点)物理意义振动位移y随时间t的变化关系x轴上所有质点在某一时刻振动的位移y横坐标表示时间t 表示介质中各点的平衡位置离原点的距离x横轴上相邻两个步调总一致的点之间的距离的含义表示周期T 表示波长λ图象变化随时间延伸随时间推移其他频率和周期在图中直接识读周期T已知波速ν时,根据图中λ可求出T=两者联系质点的振动是组成波动的基本要素之一波动是由许多质点振动所组成的,但从图象上波形的变化无法直接看出,若知波的传播方向和某时刻的波形图,则可以讨论波动中各质点的振动情况例题精讲波的图象例1.'一列波在t1时刻的波形图如图中的实线所示,t2时刻的波形图如图中的虚线所示,已知△t=t2-t1=0.4s,求:(1)这列波可能的波速?(2)若波速为45cm/s,这列波向哪个方向传播?'例2.'机械横波某时刻的波形图如图所示,波沿x轴方向传播,质点p的坐标x=0.48m。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
向右传: △x=λ/4+nλ=1/2+2n
向左传: △x=3λ/4+nλ=3/2+2n (n=0,1,2…)
V=△x/△t=?
例 : 下图的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲 线,经0.5秒后,波形如图中的虚线所示。该波的周 期 T 大于0.5秒 1、如果波是向左传播的,波速是多大?周期是多大? 2、如果波是向右传播的,波速是多大?周期是多大?
ACD
例、如图为一列横波某时刻的波的图像,已 知波向右传播,则下列叙述正确的是 A、经过半个周期,C点将运动到E点处 B、M点和P点的振动情况完全相同 C、A点比F点先达到最低位置 D、B、D两点的振动步调相反 BCD
例、图中所示为波在某一时刻的波形,此时 振动还只发生在M、N之间,并知此波的周期T, Q质点速度方向是竖直向下的,则下列说法中 正确的是 A.波源是M,P点已经振动时间为T B.波源是N,P点已经振动时间为3T/4 C.波源是N,P点已经振动时间为T/4 D.波源是M,P点已经振动时间为3T/4
A
例、一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t=O 时刻的波形如图l中实线所示,t=O.2s时刻 的波形如图l中的虚线所示,则 ( ) (A)质点P的运动方向向右 (B)波的周期可能为0.27s (C)波的频率可能为1.25Hz (D)波的传播速度可能为20m/s
C
x /m
0.14 0.14
y /m
0.10
例2.如图所示为一列简谐波在某时刻的波形图, 已知图形上某点的振动方向如图所示。试求这 列波的传播方向. v Y O
V
X
思考1.如果这个质点的振动方向向上,则 波的传播方向又如何?2.如果已知这个质 点做减速运动,则波的传播方向又如何?
3.求波在任意时刻的波形图
⑴ 特殊点法 先找出两点(平衡位置和波峰及波谷特殊点)并确定 其运动方向;然后确定经△t时间内这两点所达到的 位置;最后按正弦规律画出新的波形。 画出再经t=T/4时的波形图 y/m P′
x /m
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
t /s
振动图像随时间的演变振动图像是图线的 延伸。原图象形状不变; 波的图像随时间的演变原图象的形状将沿 横坐标方向整个地平移,而不是原图象的 延伸。
4、 判断质点运动方向的方法不同
●振动图象 ●波的图象
x
x1 0 t1 A
y t
y1 0 x1 A
T/4后的波形图
5T/4前的波形图
4. 波的图像
Y
b
振动图像
如图是一列简谐横波 某时刻的波形图,试 画出a,b,c,d,e各点的 振动图像(从这时刻 开始计时)
方法:
v c e X d c
O
a
X O
t
a b
从 波形图上找出各点此时 的位移及振动方向为该点 振动图像的零时刻的坐标, 然后顺着时间作图
Q p
Q2 P1 Q1
P2
P4 P3 Q3
Y O
v
P 下坡上 上坡下
X
上坡下
思考:如果已知P点的振动方向向下,判 断波的传播方向.
方法三: 微平移法
Y O
P
v
做出经微小时间后的波 形,就知道了各质点经 过Δt时间达到的位置, 运动方向就可确定.
X
思考:如果已知P点的振动方向向下, 判断波的传播方向.
方法四:同侧法
波的传播方向与质点的振动方向在波形图的同侧
c
a
-10 -8 -6 -4
b
-2 0
e
2
4
x(cm)
8 10 12
6
d
3.这一时刻,c,f具有相同的_____,c,d具有相同的 _____ 4.判断a,b,c,d,e,f各点的振动方向
2、 波的传播方向
判断
质点的振动方向
方法一:
波的成因法(带动法)
沿着波的传播方向,先带后,后跟前 v y/cm
若P′在P下方,则P′ 带动P向下运动; 若P′在P上方,则P ′带动P向上运动
5 0
P P′
2
-5
. . 6 . .
4 Q′ Q
x/m
方法二:上下坡法
将波的图像视为蜿蜒起伏的“山坡”,沿波的传播方向 看, “上坡路段”上的各质点都向下振动,“下坡路 段”上的各质点都向上振动.简称“上坡下,下坡上”
0
P 1
. .. .
v
Q′ 2 Q
3
4
x/m
⑵图象平移法
经过时间 t ,波在传播方向移动的距离 x Vt ,因 此,把图象沿传播方向平移 x 即得到相对应的图象. y/m 0
v
1
2
3
4
x/m
机械波的振动状态和波形以波速匀 速传播。
课堂练习
Y
O X
某一简谐横波在t=0时刻 的波形图如图的实线所 示.若波向右传播,画出 T/4后和5T/4前两个时刻的 波的图象.
x
t1时刻质点向 -x方向运动
质点A在向+y方 向运动
例、关于振动图像和波的图像以下正确的是 A、波的图像反映出各个质点在同一时刻的 位移 B、通过波的图像可以找出任一质点、任一 时刻的位移 C、振动图像的横轴是时间轴 D、y轴都表示质点离开平衡位置的位移
ACD
例、如图,为一简谐波t=0时刻的波形图, 试画出介质中的A质点在此后一段时间内的 振动图象。
高一物理
波的图像和应用
二、波长、频率和波速 1、波长:在波动中振动相位总是相同的两 个相邻质点间的距离。 对于横波,相邻的两个波峰或相邻的两个 波谷之间的距离等于一个波长。 对于纵波,相邻的两个密部或相邻的两个 疏部之间的距离等于一个波长。
2、频率:波的频率就是波源的振动频率, 也是所有质点的振动频率。
①比喻为无数质点某一时刻 的“特写镜头” ②比喻为无数质点某一时刻 拍摄的“照片” 根据“质点带动原理”来判断 或沿波传播的方向平移△x=v△t
①比喻为一质点的“传记记录卡”
形象 记忆
确定质点 运动方向
②比喻为一个质点的“录象带” 根据下一时刻的位移来判断
t/s 甲 乙
例.一列简谐横波在x轴上传播,t=0时刻的波形图如 甲图所示,x=2cm的质点P的振动图像如图乙所示, 由此可以判断( )
例 .一列沿着x 轴正方向传播的横波,在t=0时 刻的波形如图甲所示。图甲中某质点的振动图 象如图乙所示。质点N的振幅是 m,振动 周期为 s,图乙表示质点 (从质点K、 L、M、N中选填)的振动图象,该波的波速为 m/s。
同类训练:一列简谐横波沿x轴负方向传播, 图甲是t=1s时的波形图,图乙是波中某振动 质点位移随时间变化的振动图象(两图同一 时间起点),则乙图可能是甲图中哪个质点 的振动图象( )A 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
3、波速:波在均匀介质中匀速传播的速率 只与介质有关,而与频率无关。注意波速 与质点振动速度不是同一概念。
4、三者关系:质点振动一个周期,波形向 前移动一个波长。 即:v=S/t=/T=f,f和v决定.
三、波的图象的应用 1、分析波图像问题的二种思路和方法 1)从整体看:波形在向波传播的方向匀速 移动。 平移法:波移动的距离s=vt。 2)从局部看:无数个质点在不同步的振动。 带动法:先振动的质点带动后振动的质点运 动。
振动图象
研究对象
波动图象
沿波传播方向的所有质点
单一振动质点
研究内容
一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
x/m y/m T λ
图线
物理意义
t/s
表示一个质点在各时刻的位移
x/m
表示各质点在某时刻的位移
图线 变化
随时间推移图象延伸,但已有 的图象形状不变
随时间推移图象沿传播方向平移
Y a O
v
X
b
题型1.已知波的传播方向和波形图判断质点的振动方向。
例1.图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的 波形图试求出波形图上A、B、C、D四个质点的振 V 动方向. Y v
V V C B
O
A
D
V
X
思考:如果这列波是向左传播的,则 这四个质点的振动方向又如何?
题型2. 已知波形和质点的振动方向判断波的传播方向。
C
例、如图为一简谐横波的波形图,已知B质 点先于A质点0.08s到达波峰,由此可知波 的传播方向是 ,波的传播速度为 . 向左 25m/s
4、由波的传播方向画出t秒后(前)的波形图; 1)平移法:沿波的传播方向将整个波形图平 移x=vt的距离; 2)带动法:根据某质点的振动方向,知道t秒 后该质点的位置,就可以画出波形图。
2、波的图像能反映的物理量:
1)直接反映:振幅和波长.
2)间接反映:该时刻介质各质点的位移、 速度、加速度的方向。
V y /m
A 0.10
a
B A
1 2 3 4 5 6 7 8
v x /m
0
3、由波的传播方向判断质点的振动方向 1)带动法:先带后,后跟先。
2)微平移法:前面上升,后面下降。
例、如图为一列简谐横波在某一时刻的波形 图,此时刻质点F的运动方向如图所示,则 A.该波向左传播 B.质点B和D的运动方向相同 C.质点C比质点B先回到平衡位置 D.此时质点F和H的加速度相同
AB A.该波的传播方向是沿x轴的负方向. B.该波在2s时间内传播的距离是2cm. C.在t=1.5s时P点的速度最大 D.在0到1.5s时间内质点P通过的路程是12cm
5.波动的多解问题 多解的原因:
(1)空间的不确定性引起多解问题(波长不确定) (2)时间的不确定性引起多解问题(周期不确定) (3) 方向的不确定性引起多解问题 (4) 条件的不确定性引起多解问题
相关文档
最新文档