高中物理人教版选修3-4章节课件：12.2波的图像.ppt

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1、知识与技能知识与技能1理理解解波波的的图图象象的的意意义义，知知道道波波的的图图象象的的横横、纵纵坐坐标各表示什么物理量，知道什么是简谐波。标各表示什么物理量，知道什么是简谐波。2能在简谐波的图象中找出波长和质点的振幅。能在简谐波的图象中找出波长和质点的振幅。3已已知知某某一一时时刻刻某某简简谐谐波波的的图图象象和和波波的的传传播播方方向向，能能画画出出下下一一时时刻刻的的波波的的图图象象，并并能能指指出出图图象象中中各各个个质质点点在在该时刻的振动方向。该时刻的振动方向。过程与方法过程与方法通通过过学学习习横横波波的的图图象象，认认识识描描述述波波的的物物理理量量(、f、v)及它们之间的关系

2、，并能利用这些关系处理问题。及它们之间的关系，并能利用这些关系处理问题。情感、态度与价值观情感、态度与价值观1体会对比法的应用。体会对比法的应用。2培养学生推理和逻辑思维能力。培养学生推理和逻辑思维能力。1.波波的的图图象象的的建建立立：用用横横坐坐标标x表表示示在在波波的的传传播播方方向向上上_的的平平衡衡位位置置，纵纵坐坐标标y表表示示_偏偏离离平平衡衡位位置的位移。波的置的位移。波的图图象有象有时时也称也称_，简简称称_。2 如如 果果 波波 的的 图图 象象 是是 正正 弦弦 曲曲 线线，这这 样样 的的 波波 叫叫 做做_，也也叫叫_。可可以以证证明明，介介质质中中有有正正弦弦波波传

3、传播播时时，介，介质质的的质质点在做点在做_运运动动。3简简谐谐波波的的波波形形图图与与质质点点的的振振动动图图象象都都是是正正弦弦曲曲线线，但但它它们们的的意意义义是是_的的。波波形形曲曲线线表表示示介介质质中中的的“_质质点点”在在“_”的的位位移移，振振动动图图象象则则表表示示介介质质中中“_质质点点”在在“_”的位移。的位移。答案：答案：1各各质质点某一点某一时时刻各刻各质质点波形点波形图图波形波形2正弦波正弦波简谐简谐波波简谐简谐3不同各个某一不同各个某一时时刻某一各个刻某一各个时时刻刻知识点知识点1 波的图象波的图象波波传传播播时时各各质质点点都都在在各各自自平平衡衡位位置置附附近

4、近振振动动，而而且且振振动动有有先先有有后后，某某一一时时刻刻，各各质质点点处处于于一一定定的的位位置置，如如果果用用各各质质点点离离开开平平衡衡位位置置的的位位移移来来表表达达它它们们所所在在的的位位置置，就就可可以得到关于某以得到关于某时时刻各刻各质质点位置情况的一条点位置情况的一条图线图线。(1)图图象的建立象的建立用用横横坐坐标标x表表示示在在波波的的传传播播方方向向上上介介质质中中各各质质点点的的平平衡衡位位置置，纵纵坐坐标标y表表示示某某一一时时刻刻各各个个质质点点偏偏离离平平衡衡位位置置的的位位移移，并并规规定定横横波波中中位位移移方方向向向向某某一一个个方方向向时时为为正正值值

5、，位位移移向向相相反反的的方方向向时时为为负负值值。在在xOy平平面面上上，画画出出各各个个质质点点平平衡衡位位置置x与与各各质质点点偏偏离离平平衡衡位位置置的的位位移移y的的各各点点(x，y)，用用平平滑滑的的曲曲线线把把各各点点连连接接起起来来就就得得到到了了横横波波的的波波形形图图象象(如如图图1221所示所示)。(2)图图象的特点象的特点波波的的图图象象并并不不是是实实际际运运动动的的波波形形图图，但但某某时时刻刻横横波波的的图图象象形形状状与与波波在在该该时时刻刻的的实实际际波波形形很很相相似似，波波形形中中的的波波峰峰对对应应波波的的图图象象中中的的位位移移正正向向最最大大值值，波

6、波谷谷对对应应图图象象中中位位移移负负向向最最大大值值。波波形形中中的的平平衡衡位位置置也也对对应应图图象象中中的的平平衡衡位位置。置。波的波的图图象的周期性象的周期性在在波波的的传传播播过过程程中中，各各质质点点都都在在各各自自的的平平衡衡位位置置附附近近振振动动，不不同同时时刻刻，质质点点的的位位移移不不同同，则则不不同同时时刻刻，波波的的图图象象不不同同。质质点点振振动动位位移移做做周周期期性性变变化化，则则波波的的图图象象也也做做周周期期性性变变化化，经经过过一一个个周周期期，波波的的图图象象复复原原一一次次。相相隔隔时时间间为为周期整数倍的两个周期整数倍的两个时时刻，波形相同。刻，波

7、形相同。波的波的传传播方向的双向性播方向的双向性如如果果只只知知道道波波沿沿x轴轴传传播播，则则有有可可能能沿沿x轴轴正正向向，也也有有可能沿可能沿x轴负轴负向。向。(3)波波动图动图象的意象的意义义描描述述在在波波的的传传播播方方向向上上的的介介质质中中的的各各质质点点在在某某一一时时刻刻离开平衡位置的位移。离开平衡位置的位移。注意：注意：由波的图象能获得的信息由波的图象能获得的信息(1)从图象上可直接读出波长和振幅。从图象上可直接读出波长和振幅。(2)可确定任一质点在该时刻的位移。可确定任一质点在该时刻的位移。(3)因因加加速速度度方方向向和和位位移移方方向向相相反反，可可确确定定任任一一

8、质质点点在在该时刻的加速度方向。该时刻的加速度方向。(4)若若已已知知波波的的传传播播方方向向，可可确确定定各各质质点点在在该该时时刻刻的的振振动方向，并判断位移、加速度、速度、动量、动能的变化。动方向，并判断位移、加速度、速度、动量、动能的变化。同同侧侧法法：把把波波的的传传播播方方向向移移至至任任一一质质点点，则则波波的的传传播播方方向向和和该该质质点点的的振振动动方方向向位位于于波波形形曲曲线线的的同同一一侧侧，如如图图1223所示。所示。【例例1】一一列列横横波波沿沿绳绳子子向向右右传传播播，某某时时刻刻形形成成如如图图1224所所示示的的凸凸凹凹形形状状，对对此此时时绳绳上上A、B、

9、C、D、E、F六个六个质质点点()A它它们们的振幅相同的振幅相同B其中其中D、E速度方向相同速度方向相同C其中其中A、C速度方向相同速度方向相同D从此从此时时算起，算起，B比比C先回到平衡位置先回到平衡位置【答案答案】A、D【解解析析】波波源源振振动动，绳绳上上各各质质点点都都做做受受迫迫振振动动，不不计计传传播播中中的的能能量量损损耗耗，各各质质点点的的振振幅幅相相同同，则则A正正确确；波波向向右右传传播播，则则波波源源在在左左侧侧，离离波波源源远远的的质质点点落落后后并并重重复复波波源源近近的的质质点点的的振振动动，由由此此可可知知此此时时质质点点A正正向向下下振振动动，C点点随随质质点点

10、B向向上上振振，D点点随随C点点向向上上振振，F点点随随E点点向向下下振振，则则A与与C，D与与F的的振振动动方方向向均均相相反反，则则B、C错错误误；而而质质点点B、C都都向向上上振振，都都要要先先到到最最大大位位移移处处再再回回到到平平衡衡位位置置，但但C落落后于后于B，则，则B比比C先回到平衡位置，故先回到平衡位置，故A、D正确。正确。【思思维维点点悟悟】波波的的图图象象表表示示在在某某一一时时刻刻介介质质中中各各个个质质点点相相对对平平衡衡位位置置的的位位移移。波波有有三三个个要要素素：即即某某一一时时刻刻的的波波形形图图，质质点点的的振振动动方方向向和和波波的的传传播播方方向向。两两

11、个个特特性性：即即双双向向性性在在不不注注明明波波的的传传播播方方向向时时，波波的的传传播播方方向向有有两两种种可可能能；重重复复性性经经过过周周期期的的整整数数倍倍时时间间后后，波波形形图图与与原原来完全一样。来完全一样。Aa处质处质点的振点的振动图动图象象Bb处质处质点的振点的振动图动图象象Cc处质处质点的振点的振动图动图象象 Dd处质处质点的振点的振动图动图象象答案：答案：B知识点知识点2 简谐波简谐波(1)波波源源做做简简谐谐运运动动时时，介介质质的的各各个个质质点点随随着着做做简简谐谐运运动动，所形成的波叫做，所形成的波叫做简谐简谐波。波。(2)简谐简谐波的波的图图象是正弦曲象是正弦

12、曲线线。(3)简简谐谐波波是是一一种种最最基基本本、最最简简单单的的波波，其其他他的的波波可可以以看做是由若干看做是由若干简谐简谐波合成的。波合成的。【例例2】如如图图1227所所示示是是一一列列简简谐谐波波的的图图象象，由由此此可可知知各各质质点点振振动动的的振振幅幅为为_，x1.0 m处处的的质质点点此此时时刻的位移是刻的位移是_。【解解析析】由由波波的的图图象象的的物物理理意意义义及及根根据据正正弦弦曲曲线线的的数数学特征，认真分析图象，可以求解。学特征，认真分析图象，可以求解。【思思维维点点悟悟】简简谐谐波波中中各各质质点点都都做做简简谐谐运运动动，故故各各质质点点振振幅幅完完全全一一

13、样样，都都遵遵循循位位移移与与时时间间的的关关系系xAsint在在波波动图象中，也遵循动图象中，也遵循yAsinx的关系。的关系。对应练习对应练习2如如图图1228所所示示，一一列列简简谐谐横横波波沿沿x轴轴正正方方向向传传播播，实实线线和和虚虚线线分分别别表表示示t10和和t20.5 s(T0.5 s)时时的的波波形形。能正确反映。能正确反映t37.5 s时波形的是时波形的是()答案：答案：D波的波的图图象和振象和振动图动图象的比象的比较较振振动图动图象象波的波的图图象象研究研究对对象象 一个振一个振动质动质点点沿波沿波传传播方向上若干播方向上若干质质点点坐坐标标横横轴轴表示表示时间时间，纵

14、纵轴轴表示表示质质点的位移点的位移横横轴轴表示波表示波线线上各上各质质点平点平衡位置，衡位置，纵轴纵轴表示各表示各质质点点对对各自平衡位置的位移各自平衡位置的位移研究内容研究内容一个一个质质点的位移随点的位移随时间变时间变化化规规律律某某时时刻所有刻所有质质点的空点的空间间分分布布规规律律振振动图动图象象波的波的图图象象图图象象物理意物理意义义图图象表示一个象表示一个质质点在各个点在各个时时刻的刻的位移位移图图象表示某象表示某时时刻，波刻，波线线上各上各质质点的位移点的位移图图象象变变化化随随时间时间延伸，延伸，图图象形状不象形状不变变，只，只是是图图象沿象沿t轴轴延延续续随随时间时间推移，推

15、移，图图象整体象整体沿波的沿波的传传播方向平移播方向平移一个完整正弦一个完整正弦(余弦余弦)图图象所占象所占横坐横坐标标距离距离表示一个周期表示一个周期T表示一个波表示一个波长长【例例3】一一列列简简谐谐横横波波沿沿x轴轴负负方方向向传传播播，如如图图1229(a)所所示示是是t1 s时时的的波波形形图图象象，如如图图1229(b)所所示示是是波波中中某某振振动动质质点点位位移移随随时时间间变变化化的的振振动动图图象象(两两图图用用同同一一时时间间起点起点)。(1)图图1229(b)可可能能是是图图 1229(a)中中哪哪个个质质点点的的振振动图动图象？象？(2)若若波波沿沿x轴轴正正方方向向

16、传传播播，则则图图1229(b)可可能能是是图图1229(a)中哪个中哪个质质点的振点的振动图动图象？象？Ax0处处的的质质点点 Bx1 m处处的的质质点点Cx2 m处处的的质质点点 Dx3 m处处的的质质点点(3)设设波波沿沿x轴轴负负方方向向传传播播，画画出出x3 m处处的的质质点点的的振振动图动图象。象。【答案答案】(1)A(2)C(3)如图如图12210所示所示【解解析析】(1)当当t1 s时时，由由图图1229(b)振振动动图图象象可可知知，质质点点在在t1 s时时的的平平衡衡位位置置，正正要要沿沿y轴轴负负方方向向运运动动，由由图图1229(a)波波动动图图象象向向x轴轴负负方方向

17、向传传播播及及题题中中所所给给选选项可判断项可判断O点在平衡位置，正沿点在平衡位置，正沿y轴负方向运动。轴负方向运动。(2)由由图图1229(a)波波动动图图象象向向x轴轴正正方方向向传传播播可可判判断断x2 m处的质点在平衡位置，正沿处的质点在平衡位置，正沿y轴负方向运动，故选轴负方向运动，故选C。(3)在在t1 s时时，x3 m处处的的质质点点正正在在正正向向最最大大位位移移处处，可得振动图象如图可得振动图象如图12210所示。所示。波动图象的应用波动图象的应用物理学上可用其研究物理物理学上可用其研究物理规规律，律，预测预测事物的事物的发发展展趋势趋势。1在在医医学学上上的的心心电电图图与

18、与脑脑电电图图，就就是是利利用用图图象象诊诊断断疾病的。疾病的。(1)心心电电图图：心心脏脏在在机机械械收收缩缩之之前前，可可以以产产生生微微弱弱的的生生物物电电流流，该该电电流流可可经经人人体体组组织织传传到到体体表表，在在体体表表连连接接心心电电图图描描记记器器，可可将将每每一一心心动动周周期期产产生生的的电电流流变变化化描描记记成成曲曲线线，即即为为心心电图电图。如。如图图12211所示，所示，为为一正常心一正常心电图电图。(2)脑脑电电图图：大大脑脑自自发发的的生生物物电电现现象象通通过过电电子子仪仪器器放放大大并并描描记记下下来来，称称为为脑脑电电图图。通通过过脑脑电电活活动动可可以以对对一一些些脑脑部部疾患如疾患如癫痫癫痫、脑脑血管病等做出一定的血管病等做出一定的诊诊断和断和鉴别鉴别。2在在生生理理学学上上，根根据据人人的的情情绪绪、智智力力、体体力力的的发发展展周周期期绘绘出出人人体体的的三三节节律律变变化化图图象象，可可以以预预测测人人的的生生理理的的高高潮期与低潮期。潮期与低潮期。3我我国国气气象象工工作作者者可可以以根根据据“风风云云二二号号”气气象象卫卫星星发发回的高空云回的高空云图图，预测预测未来天气的未来天气的变变化。化。