2019-2020学年高考物理 主题2 第II部分 机械波 2 波的图象课件（必修1）

主题2第Ⅱ部分机械波2波的图象学科素养与目标要求物理观念：1.知道图象中纵、横坐标表示的物理量，理解波的图象的物理意义.2.理解波的图象和振动图象的区别.科学思维：根据某一时刻的波的图象和波的传播方向，能指出图象中各质点在该时刻的振动方向.科学探究：通过实验、多媒体动画等手段，在头脑中形成关于波的物理图景，提高抽象思维能力.NEIRONGSUOYIN内容索引自主预习预习新知夯实基础重点探究启迪思维探究重点达标检测检测评价达标过关课时对点练注重双基强化落实自主预习一、波的图象的画法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，纵坐标y表示某时刻各质点.2.描点把平衡位置位于x1，x2，x3，…的质点的位移y1，y2，y3，…画在xOy坐标平面内，得到一系列坐标为()，()，()，…的点.3.连线用一条的线把各点连接起来就是这时，有时也称，简称.平衡位置偏离平衡位置的位移x2，y2x1，y1x3，y3平滑波形图波的图象波形二、正弦波如果波形是正弦曲线，这样的波叫做，也叫.简谐波正弦波三、波形图与振动图象1.波形图表示介质中的“各个质点”在的位移.2.振动图象表示介质中“某一质点”在的位移.某一时刻各个时刻即学即用1.判断下列说法的正误.(1)波的图象反映的是某一时刻介质中各质点的位移情况.()(2)从波的图象可以知道各质点振动的振幅.()(3)在不同时刻波的图象有可能完全相同.()(4)振动图象的图线实质是振动质点所经过的路径形状，波的图象的实质是某一时刻各个质点的连线形状.()√√√×2.一列沿x轴正方向传播的横波在某一时刻的波形图如图1所示，由图可知质点的振幅A＝____cm，此时质点P的运动方向向____，加速度方向向____，且速度在______(填“增大”“减小”或“不变”)，加速度在______(填“增大”“减小”或“不变”).图110上下减小增大重点探究一、波的图象1.对波的图象的理解(1)波的图象是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”.可以将波的图象比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”.(2)简谐波的图象是正(余)弦曲线，介质中的质点做简谐运动.2.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及波长.(3)若已知该波的传播方向，可以确定各质点的振动方向；或已知某质点的振动方向，可以确定该波的传播方向.3.波的图象的周期性质点振动的位移做周期性变化，即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.4.波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轴正向或x轴负向传播.例1(多选)如图2所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某个时刻的波形图，由图象可知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2cmD.质点a再经过通过的路程是4cm，偏离平衡位置的位移是4cm√图2√T2二、质点的振动方向与波传播方向的关系导学探究下图是一列向右传播的机械波的图象，请在图上标出各点的运动方向.答案知识深化已知波的传播方向判断质点振动方向的方法1.质点带动法由波的形成原理可知，后振动的质点总是重复先振动质点的运动，已知波的传播方向判断质点振动方向时，可在波源一侧找与该质点距离较近的前一质点，如果前一质点在该质点下方，则该质点将向下运动，反之该质点向上运动.2.上下坡法如图3所示，沿波的传播方向，“上坡”的质点向下振动，如D、E、F；“下坡”的质点向上振动，如A、B、C.图33.微平移法原理：波向前传播，波形也向前平移.方法：作出经微小时间Δt后的波形，就知道了各质点经过Δt时间到达的位置，此刻质点振动方向也就知道了.如图4.图4例2简谐横波某时刻的波形图如图5所示.由此可知：(1)若质点a向下运动，则波向什么方向传播？解析若质点a向下运动，则质点a“上坡”，故波向左传播；图5答案向左(2)若质点b向上运动，则波向什么方向传播？答案向右解析若质点b向上运动，则质点b“下坡”，故波向右传播；(3)若波从右向左传播，则质点c向什么方向运动？答案向上解析若波从右向左传播，则质点c“下坡”，故质点c振动方向向上.[学科素养]通过例2系统地讲解了质点振动方向的确定方法.意在考查学生灵活运用相关知识解决实际问题的能力，体现了“科学思维”的学科素养.三、振动图象和波的图象的比较导学探究如图为某一列波在某时刻的波的图象和某质点的振动图象，两图象横坐标和纵坐标分别表示什么意义？两图线的物理意义分别是怎样的？答案波的图象横坐标表示各质点的平衡位置，纵坐标表示某时刻各质点离开平衡位置的位移；而振动图象横坐标表示某质点运动的时间，纵坐标表示该质点在不同时刻离开平衡位置的位移.波的图象表示某时刻各质点的位移；振动图象表示质点的位移随时间变化的规律.知识深化1.振动图象和波的图象的比较振动图象波的图象图象坐标横坐标时间各质点的平衡位置纵坐标某一质点在不同时刻的振动位移各质点在同一时刻的振动位移研究对象一个质点沿波传播方向上的各质点物理意义一个质点在不同时刻的振动位移介质中各质点在同一时刻的振动位移2.说明：(1)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.(2)判断波的图象中质点的振动方向可根据带动法、上下坡法、微平移法；判断振动图象中质点的振动方向根据质点下一时刻的位置.例3(多选)根据图6甲、乙所示，分别判断下列说法正确的是A.甲是振动图象，乙是波的图象B.甲是波的图象，乙是振动图象C.甲中A质点向下振动，乙中B时刻质点向下振动D.甲中A质点向上振动，乙中B时刻质点向下振动解析波的图象的横坐标为波的传播方向上各质点的平衡位置，振动图象的横坐标为时间，故A错，B对；题图甲中A质点被其左侧的质点带动向上振动，题图乙中B时刻后位移由零变为负值，故向下振动，故C错，D对.√√图6例4(多选)一列简谐横波在t＝0时刻的波形图如图7(a)所示，图(b)表示该波传播的介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点的振动图象解析在题图(b)的振动图象中，t＝0时刻质点在平衡位置且向y轴正方向运动，由题图(a)波形图可知若波沿x轴正方向传播，b点的速度方向沿y轴正方向，d点的速度方向沿y轴负方向；若波沿x轴负方向传播，b点的速度方向沿y轴负方向，d点的速度方向沿y轴正方向，B、D正确.√√图7达标检测1.(波的图象的理解)(多选)如图8所示为一列简谐横波在某时刻的波形图，传播方向向左，则此时刻有A.各质点的位移都为5cmB.x＝2m处的质点速度沿y轴正方向C.x＝4m处的质点加速度方向沿y轴正方向D.x＝8m处的质点速度为正的最大值图8解析从题图波的图象可以看出，选项A错误；根据波的传播方向和波的图象可以得出，此时刻x＝2m处的质点速度方向沿y轴负方向，选项B错误；x＝4m处的质点此时处于负向最大位移处，加速度方向沿y轴正方向，选项C正确；x＝8m处的质点位于平衡位置，速度方向沿y轴正方向，所以速度为正的最大值，选项D正确.√√12342.(质点的振动方向与波传播方向的关系)(多选)简谐横波某时刻的波形图如图9所示，由此图可知A.若质点c向下运动，则波是从左向右传播的B.若质点d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a向下运动D.若波从右向左传播，则质点b向上运动图9√√12343.(振动图象和波的图象的比较)一列横波沿x轴正向传播，a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置.某时刻的波形如图10甲所示，此后，若经过周期开始计时，则图乙描述的可能是A.a处质点的振动图象B.b处质点的振动图象C.c处质点的振动图象D.d处质点的振动图象√解析经，a质点振动到波谷，c质点振动到波峰，b质点振动到平衡位置且向下振动，d质点振动到平衡位置且向上振动，故B项正确，A、C、D项错误.图103434T12344.(振动图象和波的图象的比较)(2018·沈阳东北育才学校高二下学期期中)如图11所示，甲为t＝1s时某横波的波形图象，乙为该波传播方向上某一质点的振动图象，距该质点Δx＝0.5m处质点的振动图象可能是图11√1234课时对点练一、选择题考点一质点的振动方向与波传播方向的关系1.(多选)下列图中正确的波形图是12345678910111213√√2.如图1所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图，已知质点A在此时刻的振动方向如图中箭头所示，则以下说法中正确的是A.波向左传播，质点B向下振动，质点C向上振动B.波向右传播，质点B向上振动，质点C向下振动C.波向左传播，质点B向上振动，质点C向上振动D.波向右传播，质点B向下振动，质点C向下振动√解析若波向右传播，则A质点处于下坡，应向上振动，由此可知波向左传播.同理可判断C向上振动，B向上振动，故C正确.12345678910111213图13.一列沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图2所示.P为介质中的一个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，P的速度v和加速度a的大小变化情况是A.v变小，a变大B.v变小，a变小C.v变大，a变大D.v变大，a变小√解析由波的传播方向及P质点位置，可知P质点此时正向平衡位置振动，速度增大，加速度减小.12345678910111213图24.t＝0时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正方向开始振动，振动周期为0.4s，在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波.下图中能够正确表示t＝0.6s时波形的图是12345678910111213√考点二波的图象的理解5.(多选)如图3所示为某一时刻的波形图，下列说法中正确的是A.此列波的振幅是0.1mB.x＝15cm处质点的位移是0.1mC.若质点A的速度沿y轴正方向，则质点B的速度亦沿y轴正方向D.质点A的加速度沿y轴负方向，而质点B、C的加速度沿y轴正方向图3√解析从题图波的图象上可以直接读出振幅是0.1m，x＝15cm处质点离开平衡位置的位移是－0.1m，A正确，B错误.各质点加速度的方向总是指向平衡位置，D正确.由于A、B两质点此刻处在同一“坡”上，根据上下坡法可以判断A、B速度方向一致，C正确.√√123456789101112136.(多选)简谐横波某时刻波形图如图4所示.a为介质中的一个质点，由图象可知A.质点a的加速度方向一定沿y轴负方向B.质点a的速度方向一定沿y轴负方向C.经过半个周期，质点a的位移一定为负值D.经过半个周期，质点a通过的路程一定为2A√解析质点a做简谐运动，其回复力指向平衡位置，故其加速度一定沿y轴负方向，速度方向与波的传播方向有关，若波向右传播，则质点a向y轴正方向运动，若波向左传播，则质点a向y轴负方向运动，经过半个周期，质点a的位移为负值，质点a通过的路程为2A，位移为负值，故A、C、D项正确.√√12345678910111213图47.(多选)如图5所示为某一时刻一列简谐波的图象，波的传播方向沿x轴正方向，下列说法正确的是A.质点a、b的振幅相等B.该时刻质点b、e的速度相同C.该时刻质点c、d的加速度为零D.该时刻质点d正在向下运动√解析该时刻a、b质点位移不同，但对简谐波来说，各质点的振幅都是相等的，A正确.该时刻质点b速度方向向上，而质点e速度方向向下，它们的速度不同，B错误.该时刻质点c位移为负的最大值，其回复力和加速度都为正的最大值，质点d的运动方向是向下的，位移为零，加速度为零，C错误，D正确.√图5123456789101112138.(多选)如图6是一列简谐横波某一时刻的波形图，下列说法正确的是A.波一定沿x轴正方向传播B.此时刻a、b两个质点的振动速度方向相反C.若a质点此时的速度方向沿y轴正方向，那么波的传播方向是沿x轴的正方向D.若波沿x轴的负方向传播，则b质点的振动速度方向沿y轴的负方向12