1、人教版高中物理选修3-4 第2节 波的图像 第十二章 机械波 人教版高中物理选修3-4 2：产生机械波的条件是什么？ 3：机械波的形成原因是 什么？ 4：机械波的传播特点是什么？ 1：什么是机械波？ 5：机械波分哪两种？各有什么特点？ 复习引入 从简谐运动图象可以求哪些物理量 ? t/s x/m 5 -5 0 246 直接描述量： 振幅A:图像的峰值. 周期T:相邻两个位移为正的最大值或负的最大 值之间的时间间隔 . 任意时刻的位移x:对应于图像上某一点的坐标（t，x） 间接描述量 频率:f=1/T 速度系列：动能 位移系列：回复力、加速度、势能 位移系列和速度系列，此消彼长。 交流讨论 简谐
2、运动的图像直观地反映了质点做简谐运动的物理过程，根据图像可以 看出质点在任意时刻的位移。 如何描述同一时刻各质点的位移？如何描述同一时刻各质点的位移？ 交流讨论 我们可以用照象机把波的形状摄下来，就是按下快门瞬间各个质点离开各自平 衡位置时的情形。我们就把这些质点连成曲线，就是该时刻的波的图象。 一、波的图象 Y位移 1.用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置 2.用纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移 X 平衡位置 正方向负方向 一、波的图象 3.波的图象是在波的传播方向上，介质中各振动质点在某一时刻的波形图简 称波形 Y位移 X 平衡位置 O 一、波的图象 4简谐波 （1）简谐运动
3、在介质中传播形成简谐波. （2）简谐波的图象是正弦曲线（或余弦曲线）. （3）简谐波是一种最基本、最简单的波. y/cm x/m 0 一、波的图象 （1）波的图象表示某一时刻各个质点相对于平衡位置的位移. （2）波的图象（随时间）的变化情况. y x 0 时刻t的波形时刻t+t的波形 v 2 3 4 5 1 5.物理意义 一、波的图象 1.从波的图象可以知道振幅 2.从波的图象可以知道该时刻各个质点对平衡位置的位移 3.借助图象还可以说明各个质点的速度、加速度在该时刻的变化情况和速度、加 速度的方向 y/cm x/m 0 二、波的图象的应用 (1)已知波的传播方向可求各个质点的振动方向。 (2
4、)已知某质点的振动方向也可确定波的传播方向 4介质中质点的振动方向与波的传播方向的关系. 二、波的图象的应用 1. 波的传播方向、波的图像和质点的振动方向之间的关系。 波的成因法 步骤1：明确波的传播方向，确定波源方位； 步骤2：在某质点P靠近波源一方（紧挨着P点）图像上找另外一点P； 步骤3：若P在P上方，则P带动P向上运动；若P在P下方，则P带动P向下运动 x/m y/cm 5 -5 0 246 v P P Q Q 思考：如果已知P点的振动方 向向下，判断波的传播方向 前一质点依次带动后一质点延迟振动 先带后，后跟前,运动状态向后传. 三、波的图象的应用 微平移法.做出经微小时间后的波形,
5、就知道了各质点经过t时间达到的位置,运 动方向就可确定. Y X O v 【思考】：如果已知P点的振动方向向下，判断波的传播方向 P 三、波的图象的应用 上下坡法。将波的图像视为蜿蜒起伏的“山坡”，沿波的传播方向看， “上坡路 段”上的各质点都向下振动，“下坡路段”上的各质点都向上振动简称“上坡下， 下坡上” Y X O v 下坡上 上坡下 上坡下 【思考】：如果已知P点的振动方向向下，判断波的传播方向 P 三、波的图象的应用 Y X O 波的传播方向 波的传播方向 质点的振动方向 质点的振动方向 向上或向下 三角形顶部表示波峰或波谷 （4）三角形法 三、波的图象的应用 【例1】.图所示为一列
6、向右传播的简谐波在某时刻的波形图试求出波形图上A、B 、C、D四个质点的振动方向. Y X O A B C D V V V V 【思考】：如果这列波是 向左传播的，则这四个质 点的振动方向又如何？ v 题型1.已知波的传播方向和波形图判断质点的振动方向。 三、波的图象的应用 【例2】.如图所示为一列简谐波在某时刻的波形图，已知图形上某点的振动方向 如图所示。试求这列波的传播方向. Y X O V 【思考】1.如果这个质点的振 动方向向上，则波的传播方 向又如何？ 2.如果已知这个质点做减速运 动，则波的传播方向又如何 ？ 题型2. 已知波形和质点的振动方向判断波的传播方向。 v 三、波的图象的
7、应用 先找出两点（平衡位置和波峰及波谷特殊点）并确定其运动方向；然后确定经t时间内这两点 所达到的位置；最后按正弦规律画出新的波形。 特殊点法 x/m y/m 0 1 234 v 画出再经t=T/4时的波形图 P P Q Q 2.求波在任意时刻的波形图 三、波的图象的应用 图象平移法 经过时间 ，波在传播方向移动的距离 ,因此，把图象沿传播方向平移 即得到 相对应的图象. x/m y/m 0 1 234 v 机械波的振动状态和 波形以波速匀速传 播。 2.求波在任意时刻的波形图 三、波的图象的应用 直接描述量： 振幅A:图像的峰值. 波长:相邻两个波峰或波谷之间的距离. x/m y/cm 5
8、-5 0 246 各个质点的位移x:对应于图像上某一点的坐标（y，x） 间接描述量 已知波的传播方向可求各个质点的振动方向。反之亦然。 经过一段时间后的波形图 质点在一段时间内通过的路程和位移。 可判断质点的位移、速度、加速度的大小和方向。 四、从波的图象上可获得哪些信息 确定质点运 动方向 形象记忆 图线变化 物理意义 图线 研究内容 研究对象 波动图象振动图象 单一振动质点沿波传播方向的所有质点 一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律 表示各质点在某时刻的位移表示一个质点在各时刻的位移 随时间推移图象延伸，但已有的 图象形状不变 随时间推移图象沿传播 方向平移 比喻为一个
9、质点的“录象带”比喻为无数质点某一时刻拍摄的“ 照片” 根据下一时刻的位移来判断根据“质点带动原理”来判断 x/m t/s 0 x/m y/m 0 五、振动图象与波的图象的比较 【例3】.一列波振幅是2cm，频率是4Hz的简谐横波， 以32cm/s的速度沿图中x 轴正方向传播，在某时刻x坐标为7cm处的介质质点正好经过平衡位置向y轴正 方向运动，画出此时刻的波形图。 x(cm) y(cm) 0 v 2 4 6 81012 -2-4 -6-8-10 2 -2 【解析】 ： 定量确定某一时刻的 波形除已知波的传播 方向和某质点的振动 方向外，还需要知道 波的振幅和波长（ 四要素定量确定波形 ） 题型3. 已知波的传播方向和质点的振动方向画波形图。 五、振动图象与波的图象的比较