高中物理第十二章机械波2波的图象课件选修34高中选修34物理课件

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由波的图象获得的三点信息： (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)可以判断出沿传播方向各个质点在该时刻的运动方向．
第十页，共三十八页。Fra bibliotek题型 1 对波的图象的理解 【例 1】 如图所示是一列向右传播的简谐横波在某一时刻的 波动图象．绳上有 A、B、C、D、E、F、G、H、I 九个质点，下列 说法错误的是( ) A．A、C、E、F、H 具有相同的位移 B．A、C 位移相同，H、F 位移方向相反 C．B、I 振幅相同 D．A、B 振幅相同
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要点一 波的图象的理解和应用 1．简谐横波的特点： (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． (2)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． (3)波形中通过平衡位置的质点在图象中也恰处于平衡位置．
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点拨： 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．
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要点二 振动图象和波的图象综合
振动图象和波的图象的比较
振动图象
波的图象
物理意义
表示介质中某一质点在 表示介质中的各个质点
各个时刻的位移.
在某一时刻的位移．
2．波的图象的周期性：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 图象不同．质点的振动位移做周期性变化，则波的图象也做周期性 变化．经过一个周期，波的图象复原一次．
3．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，也有可能沿 x 轴负向传播，具有双向性．
A．A 质点向下 B．A 质点向上 C．B 时刻向下 D．B 时刻向上
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解析：图甲表示的是波的图象，由于波沿 x 轴负方向传播．所 以，图甲中质点 A 的振动方向向下，选项 A 正确，B 错误；图乙表 示的是振动图象，在图中 B 所对应的时刻质点应当向下运动(因为 下一时刻位移为负值)，选项 C 正确，D 错误．
答案：C
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5．(多选)取向上为质点振动的正方向，得到如图所示的两个图 象，其中图甲是一列波的图象，A 是介质中的一个质点，图乙是介 质中另一个质点的振动图象，B 为振动中的某一个时刻，关于图甲 中 A 质点在该时刻的运动方向和图乙中 B 时刻质点的运动方向，下 列说法正确的是( )
研究对象 一个振动质点
沿波传播方向上的所有 质点
不 同
研究内容
一个质点位移随时间的 某时刻所有质点的空间
变化规律
分布规律
点
图象
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图象变化 随时间延伸
随时间平移
不 一个完整图
同 形所占横轴 表示一个周期 T
表示一个波长 λ
点 的距离
比喻 单人舞的录像
抓拍的集体舞照片
相 图象形状 正(余)弦曲线
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【解析】 如果波从右向左传播，由“下坡上振，上坡下 振”(沿着波的传播方向看)可知图中 a、b 质点向下运动，c、d 质 点向上运动，故选项 D 正确，C 错误；如果质点 a 向下运动，则波 应从右向左传播，故选项 A 错误；同理，选项 B 正确．
【答案】 BD
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题型 2 波的传播方向和质点振动方向的关系 【例 2】 (多选)简谐横波某时刻的波形图如图所示，由图可 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
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解析：题图时刻 a、d 两质点位移相同，加速度相同，A 错．据 “上坡下，下坡上”可以判断 a、b 两质点向上运动，c、d 两质点 向下运动，所以 c 比 b 先回到平衡位置，a 比 d 先回到平衡位置， B、C 错，D 对．
答案：D
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3．(多选)如图所示为一列向右传播的简谐横波在某个时刻的波 形图象，由图象可知( )
同 点
可获得的信 息
质点振动的振幅、位移、加速度的方向
及
联 联系
质点的振动是组成波动的基本要素
系
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提醒： ①波的图象与振动图象外形上很相似，辨别它们时要看图象的 横坐标是 x 还是 t. 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．
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【例 3】 图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b 两 质点的横坐标分别为 xa＝2 m 和 xb＝6 m，图乙为质点 b 从该时刻 开始计时的振动图象．下列说法正确的是( )
二、正弦波 1．正弦波 (1)概念：波的图象是正__弦__曲__线__，这样的波称为正弦波，也叫简 谐波，如图．
(2)介质中有正弦波传播时，介质中的质点做___简__谐___运动．
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2．振动图象和波的图象： (1)振动图象表示介质中的“某个质点”在“各__个__时__刻__”的位 移． (2)波的图象表示介质中的“_各__个__质__点_”在“_某__一__时__刻_”的位 移．
答案：AC
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4. 介质中坐标原点 O 处的波源在 t＝0 时刻开始振动，产生的 简谐横波沿 x 轴正方向传播，t0 时刻传到 L 处，波形如图所示．下 列能描述 x0 处质点的振动的图象是( )
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解析：因波沿着 x 轴正向传播，由“上下坡法”可知 t＝t0 时 L 处的质点振动方向向下，可知 x0 处质点起振方向向下，故 A、B 错 误；还可判断 t＝t0 时 x0 处质点的振动方向也向下，故 C 正确，D 错误．
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【思考辨析】 (1)波的图象描述了某一时刻在波的传播方向上各质点离开平 衡位置的位移情况( √ ) (2)只有横波才能画出波的图象，纵波不能画出波的图象( × ) (3)简谐波中各质点做的是简谐运动且振动频率与波源的振动 频率相同( √ ) (4)波的图象是质点在波的传播方向的运动轨迹( × ) (5)由波的图象可以读出质点振动的振幅、波长( √ ) (6) 可 以 根 据 波 的 传 播 方 向 确 定 各 质 点 某 时 刻 的 运 动 方 向 ( √)
A．质点 b 此时位移为零 B．质点 b 此时向 y 轴负方向运动 C．质点 d 的振幅是 2 cm D．质点 a 经过半个周期通过的路程是 4 cm，偏离平衡位置的 位移是 4 cm
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解析：由图象可知质点 b 此时位于平衡位置，故其位移为零， A 项正确；根据带动法，在质点 b 附近的靠近波源一侧的质点 b′ 在 x 轴上方，所以此刻质点 b 向 y 轴正方向运动，B 项错误；简谐 横波在介质中传播时，介质中各质点振幅都相同，故 C 项正确；经 过T2，质点 a 运动到负向最大位移处，其路程为 2A，即 4 cm，位移 为－2 cm，故 D 项错误．
(2)画出 x＝3 m 处的质点的振动图象．
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解析：(1)当 t＝1 s 时，由题图乙可知，此时该质点在平衡位置， 正要沿 y 轴负方向运动，由于该波沿 x 轴负方向传播，由题图甲知 此时 x＝0 处的质点在平衡位置，且正沿 y 轴负方向运动．若该波 沿 x 轴正方向传播，由题图甲可知，t＝1 s 时 x＝2 m 处的质点在平 衡位置，且正沿 y 轴负方向运动．
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2．如图所示为一列沿 x 轴负方向传播的简谐波在某一时刻的 图象，下列说法中正确的是( )
A．该时刻质点 a 和质点 d 位移相同，加速度方向相反 B．该时刻质点 b 和质点 c 位移相同，速度方向也相同 C．质点 b 比质点 c 先回到平衡位置 D．质点 a 比质点 d 先回到平衡位置
答案：AC
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2021/12/13
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内容 总结 (nèiróng)
2.波的图象(tú xiànɡ)
No
Image
12/13/2021
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A．该波沿＋x 方向传播，波速为 1 m/s B．质点 a 经 4 s 振动的路程为 4 m C．此时刻质点 a 的速度沿＋y 方向 D．质点 a 在 t＝2 s 时的速度为 0
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【解析】 由题图乙可知，简谐横波的周期 T＝8 s，且 t＝0 时质点 b 沿＋y 方向运动，根据振动方向和波动方向的关系知，波 沿－x 方向传播，质点 a 沿－y 方向运动，选项 A、C 错误；质点 a 经过 4 s 振动的路程 s＝Tt ·4A＝1 m，选项 B 错误；质点 a 在 t＝2 s 时，处于波谷，速度为 0，选项 D 正确．
(1)图乙可能是图甲中哪个质点的振动图象____A____(填正确选 项即可)；若该波沿 x 轴正方向传播，则图乙可能是图甲中哪个质点 的振动图象____C____(填正确选项即可)．
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
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【答案】 D
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点拨： 根据波形图读出波长，根据振动图象读出波的振动周期，求出 波速，根据波动和振动之间的关系及运动时间与周期的关系、振幅， 确定波的传播方向、质点的振动方向、振动路程和振动速度．
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变式训练 2 一列简谐横波沿 x 轴负方向传播，如图所示，其 中图甲是 t＝1 s 时的波形图，图乙是该波中某振动质点的位移随时 间变化的图象(两图用同一时刻作为起点)．
变式训练 1 如图所示为一列简谐横波在某一时刻的波的图 象，求：
(1)该波的振幅． (2)已知波向右传播，说明 A、B、C、D 质点的振动方向． 解析：(1)波的振幅即质点振动的振幅，由图象可知波的振幅为 5 cm. (2)波向右传播，A 点在最大位移处，A 点速度为零，由同侧法 可确定质点 B 振动方向向上，C 向下，D 向下． 答案：(1)5 m (2)A 速度为零，B 向上，C 向下，D 向下
2.波的图象(tú xiànɡ)
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知识结构导图
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核心素养目标 物理观念：正弦波、波的传播方向． 科学思维：比较法理解振动图象与波动的图象的不同． 科学探究：探究绳波中质点振动方向与波动传播方向的关系．
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一、波的图象的作法
位移 y轴
平滑
位移
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(2)在 t＝1 s 时，x＝3 m 处的质点在正向最大位移处，可得振动 图象如图所示．
答案：(1)A C (2)如解析图所示
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点拨：题中给出了 t＝1 s 时的波形图和介质中某质点的振动图 象，可根据波的传播方向和质点振动方向的关系进行分析．
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1．关于波的图象的物理意义，下列说法正确的是( ) A．表示某一时刻某一质点的位移 B．表示某一时刻各个质点的位移 C．表示各个时刻某一质点的位移 D．表示各个时刻各个质点的位移 解析：波的图象是用来描述介质中各个质点在某一时刻所在位 置相对平衡位置的位移的，故 B 项正确． 答案：B
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【解析】 在波动图象中纵轴表示某一时刻各质点偏离平衡位 置的位移，故 A 说法错误，B 说法正确；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、D 说法正确．
【答案】 A
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点拨：①简谐波中的所有质点都做简谐运动，它们的周期均相 同．
②在某一时刻各个质点的位移可能不同，但各个质点的振幅是 相同的．