高二物理选修3-4 12.2 波的图像 课件 （24张ppt）

(共24张PPT)
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1.基本考察点：波的图像；
2.难点与常考点：波的双向性与周期性；
3.题型及难度：多以选择题形式出现，难度中等。
12.2 波的图像
一、波的图像
1.图像的建立
（1）波传播时各质点都在各自的平衡位置附近振动，而且振动有先有后。某一时刻各质点处于一定的位置，如果用各质点离开平衡位置的位移来表达他们所在的位置，就可以得到关于某时刻各质点位置情况的一条图线。
（2）图像的物理意义：波的图像描述的是某一时刻，沿波的传播方向的各个质点离开平衡位置的位移。
一、波的图像
（3）波的图像画法
例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．表示各个时刻某一质点的位移
C．表示某一时刻各个质点的位移
D．表示各个时刻各个质点的位移
一、波的图像
C
一、波的图像
2.图像的特点
（1）横波的图像形状：与波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布相似，波形中的波峰即图像中正向位移的最大值，波谷即图像中负向位移的最大值，波形中，通过平衡位置的质点在图像中也恰好处于平衡位置。
（2）波的图像的周期性：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，波的图像不同。质点振动时位移做周期性变化，即波的图像也作周期性变化，经过一个周期，波的图像重复一次。
一、波的图像
2.图像的特点
（3）波传播方向的双向性：不指定波的传播方向时，图像中波可能向x轴正方向或x轴负方向传播。
（4）波形图线：是正弦或余弦曲线的波称为简谐波，简谐波是最简单的波。
说明：
（1）波的传播方向不一定沿x轴正方向，有可能沿x轴负方向，由题意判定。
（2）坐标原点不一定是波源位置，要根据波的传播方向判定。
A
例2.
二、由波的图像可获得的信息
由波的图像获得的几点信息：





(1)可以直接看出在该时刻沿传播方向上各个质点的位移。
图线上各质点的纵坐标表示各质点在该时刻的位移，
如图中图线上质点M的位移为2厘米。
(2)可以直接看出在波的传播过程中各质点的振幅A。
即波的图线上纵坐标最大值的绝对值。
如图中波的振幅 A=4cm。
二、由波的图像可获得的信息
由波的图像获得的几点信息：





(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。
如图中如果波沿x轴正方向传播，可知质点M向上运动；
若知道质点的运动方向向上，可判断出波沿x轴正方向传播。
(4)根据质点的振动情况，可以确定该质点的速度，加速度
等的变化情况。

例3.如图所示为一列向右传播的简谐横波在某个时刻的波形，
由图象可知（ ）

A．质点b此时速度为零
B．质点b此时向﹣y方向运动
C．质点d的振幅是2 cm
D．质点a再经过通过的路程是4 cm，偏离平衡位置的位移是4 cm

C
二、由波的图像可获得的信息
? 简谐运动的图像 简谐波的图像
不同点 物理意义 表示一质点在各个时刻的位移 表示某时刻各个质点的位移
研究对象 一个振动质点 所有质点
研究内容 一质点位移随时间的变化规律 某时刻所有质点的空间分布规律
图像
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(见下节)
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（余）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
三、振动图像和波的图像的比较
根据图甲、乙所示，分别判断下列说法正确的是（　　）

A．甲是振动图象，乙是波动图象
B．甲是波动图象，乙是振动图象
C．甲中A质点向下振，乙中B时刻质点向下振
D．甲中A质点向上振，乙中B时刻质点向下振
三、振动图像和波的图像的比较
BD
例4.
1.描点法
（1）根据t=0时刻波的图像及传播方向，确定介质中特殊点的振动方向，如此题中A、B、C、D、E、F点的振动；
（2）找到各质点经t后运动到的位置；
（3）用平滑的曲线将这些位置连起来，即得此时刻波的图像。
2.平移法：根据波的形成和传播特点，单个质点振动一个周期，整个波就向前传播一个波长，则在t时间内，波向前平移=。
已知t=0时刻波形图，要画出再经t的波形图的方法
题型一 根据波的传播方向画波形图
例5.
A
C
例6.
简谐横波某时刻的波形图线如图所示，由此图可知（　　）
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向下运动
题型二 波的传播方向和质点振动方向的关系
B
1．上下坡法
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

2．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。如图所示
　　　　
判断质点振动方向与波的传播方向的四种常用方法
判断质点振动方向与波的传播方向的四种常用方法
3．同侧法
在波的图像上的某一点，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，如图所示。
若波向右传播，则P向下运动。

4．带动法
原理：先振动的质点带动邻近的后振动质点。
方法：在质点P与波源之间的图像上靠近P点另找一点P′，
若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动。如图所示。
如图所示是一列简谐波某一时刻波的图象，下列说法正确的是（　　 ）

A．波一定沿x轴正方向传播
B．a、b两个质点的速度方向相反
C．若a点此时的速度方向沿y轴的正方向，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质点的振动方向沿y轴的负方向
BC
变式
在均匀介质中，一列沿x轴正向传播的横波，其波源O在第一个周期内
振动图象如图所示，则该波在第一个周期末的波形图是（　　）


C．


D．

B．

A．
D
变式
作业
1.先复习今天所讲基础内容；
2.电子版作业的答案写在作业纸上并且拍照 上传照片到微信群；
3.预习第二节课本并做课后习题。
题型三 波的图像与振动图像的综合应用
一列简谐横波沿x轴正方向传播，图（a）是t＝0时刻的波形图，图（b）和图（c）
分别是x轴上某两处质点的振动图象，且图（c）所表示的质点在图（b）所表示的
质点的右侧．由此可知，这两质点平衡位置之间的距离可能是（　　）


C. 1m

D． m

B． m

A． m
BD
1.振动图像与波的图像的区别: 振动图像是某个质点位移随时间变化的规律,是质点独舞的录像;波的图像是某一时刻各个质点所处位置的分布规律，是一张集体舞的照片。
2.二者相互联系，一个质点振动一个周期，波向前传播一个波长，二者振幅相等。
3.根据波的图像和传播方向可确定某质点此时的位移和运动方向。
4.根据某质点的振动图像，可知道该质点的位移和运动方向，从而可知道波的传播方向。
振动图像与波的图像
图甲为一列简谐横波在t＝4s时的波形图，图乙为介质中平衡位置在x＝2.5m处的质
点的振动图象，下列说法正确的是（　　）

A．该波向x轴正方向传播
B．当t＝7s时，平衡位置在x＝2m处的质点恰好经平衡位置向﹣y方向运动
C．当t＝13s时，平衡位置在x＝﹣2.5m处的质点Q的加速度方向为+y方向
D．从t＝4s到t＝9s的时间内，平衡位置在x＝0.4m处的质点经过的路程大于20cm
BD
变式