【高中教育】2020高中物理第二章机械波第3节波的图像教学案教科版选修3

【20xx精选】最新高中物理第二章机械波第3节波的

图像教学案教科版选修3

横波的图像

[自读教材·抓基础]

1．横波图像的特点

简谐波的波形为正弦曲线。

2．横波图像的物理意义描述了离波源不同距离的各振动质点在某一时刻的位置。

3．画横波图像的一般步骤(1)建立坐标系：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。

(2)选取正方向：规定位移的方向向上为正值，向下为负值。

(3)描点：把某一时刻所有质点的位移画在坐标系里。

(4)连线：用平滑曲线把坐标系中各质点的位移坐标点连接起来

就是这时的横波的图像。

[跟随名师·解疑难]

1．横波图像的理解(1)横波的图像是某一时刻介质中各个质点偏离平衡位置的位移

情况。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)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。

2．横波图像的周期性

波的图像与振动图像的比

较

[自读教材·抓基础]

波的图像(简谐波)振动图像(简谐运动)

研究内容表示波传播时某一时刻在

介质中各质点的位置相对

于平衡位置的位移

某一质点振动的过程中，

各时刻相对于平衡位置的

位移

图像形状正弦(或余弦)曲线正弦(或余弦)曲线

横坐标表示在波的传播方向上各

质点的平衡位置

表示时间t

纵坐标某一时刻各质点偏离平衡

位置的位移

某一质点各时刻偏离平衡

位置的位移

横轴上相邻的两个状态总

一致的点之间的距离的含

义

[跟随名师·解疑难]

振动图像和波动图像从图形上看好像没有什么区别，但实际上

它们有本质的区别。

1．物理意义不同

振动图像表示同一质点在不同时刻的位移；波动图像表示介质

中的各个质点在同一时刻的位移。

2．图像的横坐标表示的物理量不同振动图像的横坐标表示时间；波动图像的横坐标表示距离。

3．比较

简谐运动的图像简谐波的图像

不同点研究对象一振动质点沿波传播方向所有质点图像变化随时间延伸随时间推移

一个完整图像

所占横坐标的

距离

表示一个周期T 表示一个波长λ比喻单人舞的录像抓拍的集体舞照片

相同点及联系

图像形状正弦曲线

可获得的信息质点振动的振幅、位移、加速度的方向联系质点的振动是组成波动的基本要素

[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)

如图2－3－2所示，根据甲、乙两图，分别判断它们属于何种

图像( )

图2－3－2

A．甲是振动图像，乙是波的图像

B．甲是波的图像，乙是振动图像

C．都是波的图像

D．都是振动图像

解析：选A 波的图像的横坐标为各质点的平衡位置；振动图像

中横坐标为时间。

对波的图像的理

解

[典题例析]

1．如图2－3－3为一列沿x轴正方向传播的简谐波在某个时刻

的波形图，下列关于该列波的说法中正确的是( )

图2－3－3

A．该简谐波的振幅是4 cm

B．质点P此时正向上运动

C．质点P此时正向下运动

D．该简谐波的波长为3 m

时刻的波形，由图可见质点c、d均向上运动，故选项C错误，D正

确。

波动图像与振动图像的综

合

[典题例析]

2．图2－3－9甲为一列简谐横波在t＝0。10 s时刻的波形图，

P是平衡位置为x＝1 m处的质点，Q是平衡位置为x＝4 m处的质

点，图乙为质点Q的振动图像，则( )

图2－3－9

A．t＝0。15 s时，质点Q的加速度达到正向最大

B．t＝0。15 s时，质点P的运动方向沿y轴负方向C．从t＝0。10 s到t＝0。25 s，该波沿x轴正方向传播了6

m D．从t＝0。10 s到t＝0。25 s，质点P通过的路程为30 cm

[思路点拨] 解答本题时应注意以下两点：

(1)由图乙确定Q点在0。10 s时的振动方向。

(2)质点P的振动路程与振幅大小的关系。

解析：由质点Q的振动图像可知，t＝0。15 s时，Q正处于最

低点，加速度达到正向最大，选项A对；t＝0。10 s时，Q正处于平衡位置向下运动，故波是向左传播的，所以t＝0。15 s时，质点P运动方向沿y轴负方向，选项B对；由图像可知，波长λ＝8 m，周期T＝0。2 s，所以波速v＝＝40 m/s，所以从t＝0。10 s到t＝0。25 s，波传播的距离为s＝vt＝40×0。15 m＝6 m，方向沿x轴负方向，选项C错；从t＝0。10 s到t＝0。25 s，经历时间t＝0。

15 s＝T，但t＝0。1 s时P没有位于平衡位置或最大位移处，所以

质点P通过的路程不等于30 cm，选项D错。

答案：AB

[探规寻律]

(1)波的图像与振动图像外形上很相似，辨别它们时要看图像的

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、题设条件和相应的物理

规律推知另一种图像及相关情况。

[跟踪演练]

一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为λ。若在x

＝0处质点的振动图像如图2－3－10所示，则该波在t＝T/2时刻的

波形曲线为图2－3－11中的( )

图2－3－10

图2－3－11

解析：选A 由振动图像可知，t＝时，x＝0处的质点正经平衡

位置向y轴负方向运动，故t＝时的波动图像可以排除C与D，A图中的波形图反映了波沿x轴正方向传播，B图中波形图反映了波沿x

轴负方向传播，故选A。

波的多解问题分

析

[典题例析]

3．一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9 m的

a、b两质点的振动图像如图甲所示。下列描述该波的图像(如图乙所

示)可能正确的是( )

甲