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专题:振动图象和波动图象
作者:高二物理 来源: 发布时间:2017-06-27 点击率:3839940次
专题:振动图象和波动图象(导学案)
【问题提出】识别:下列四幅图中哪几幅表示振动图象?       哪几幅表示波动图象? 
              .
【问题分析】
一. 波动图象与振动图象的区别:
    1.坐标轴所表示的物理量:
    波动图象中的横轴x表示介质中各个质点振动的平衡位置,纵轴y表示某个时刻各个质点振动的位移;振动图象的横轴t表示一个振动质点振动的时间,纵轴x表示这个质点振动时各个不同时刻的位移。
    2.从图象的物理意义方面进行区别:
    波的图象描述的是某一时刻介质中各个质点的位移情况;振动图象描述的是一个振动质点在不同时刻的位移情况。
    3.从图象的变化上区别:
波动图象随着时间的改变而改变,
(假如再过T/4后)如图甲所示;
振动图象是随着时间的延长而延伸的,
原有的部分不再改变,如图乙所示。
 
二、波动图象与振动图象的比较
项目
振动图像
波的图像
图象
 
研究对象
 
 
 
研究内容
 
 
 
物理意义
 
 
周期性
 
 
 
由图直接读出
 
 
 
运动特点
 
 
 
 
三、几类问题
1、已知波的传播方向,确定质点振动的方向
[微平移法]
根据波的传播方向,作出经微小时间Δt后的波形(只需将整个波形沿波的传播方向作微小的平移),据新波形可知Δt时间后该质点的新位置,从而可以确定该质点此刻的振动方向。
练习1、如图所示为一列向右传播的简谐波的波形图,求:
图中A、B、C、D、E各质点的振动情况
 
 
 
 
 
 
2、已知质点振动的方向,确定波的传播方向
[微平移法]
根据质点振动的方向,作出经微小时间Δt后的波形(只需将整个波形作微小的平移),据新波形确定波的传播方向
练习2、如图所示为简谐波在某一时刻的波形图,已知此时质点A正向上运动,由此可断定(   )
A.向右传播,且此时质点B正向上运动
B.向右传播,且此时质点C正向下运动
C.向左传播,且此时质点D正向上运动
D.向左传播,且此时质点E正向下运动
 
讨论:判断横波的传播方向或质元的振动方向你还有哪些方法?
(如:前后质点带动法,特殊点参考法,上下坡法,同侧法等)
 
 
3、根据某一时刻的波动图象和波传播的方向,   作出另一时刻的波动图象
[微平移法]
Δs=vΔtΔs=λΔt/T,先计算出在Δt 时间内波传播的距离,再将原波形图在波传播的方向上平移Δs即得。
注意:Δs大于波长λ,即Δs= nλ+Δx (n为整数),由于波动的周期性,只需移动Δs中小于波长的距离Δx,即“去整留零”处理。
例2:如图所示为一列简谐波在某一时刻波的图象,若波向右传播的速度V=0.02m/s,
(1)求经过4.5s波向前传播的距离
(2)画出经过4.5s后的波形图
 
 
 
 
4、振动图象和波动图象的相互转化问题
例 3.一列简谐横波沿X轴正方向传播,图1是t=0时刻的波形图,图2是波中某振动质点位移随时间变化的振动图象(两图用同一时间起点),则图2可能是图1中哪个质点的振动图线:(         )
 
 
A.x=0处的质点   B.x=2m处的质点
C.x=4m处的质点  D.x=6m处的质点
 
5、波的双向性和振动的周期性引起的多解问题
双向性
 
时间上周期性
 
空间上周期性
 
例4:一列简谐横波如图所示,t1时刻的波形为图中实线所示,t2时刻如图中虚线所示,已知Δt= t2- t1=0.5s,问:
(1)这列波的传播速度是多少?
(2)若波向左传播,且3T<Δt<4T,波速多大?
(3)若波速v=68m/s,则波向哪个方向传播?
 
 
 
 
 
 
 
例5:一列简谐波沿X轴传播,在此传播方向上有相距L=6m的A、B两点,某一个时刻A点在正位移最大值处,而B点恰好在平衡位置并向上运动,求
(1)这列波的波长λ
 
 
 
 
 
 
 
 
练3、如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,从波传播到x=5m的M点时开始计时,已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4 s,下面说法中正确的(           )
A、这列波的波长是5 m
B、这列波的传播速度是10 m/s
C、质点Q(x=9m)经过0.5 s才第一次到达波峰
D、M点以后各质点开始振动时的方向都是向下
 
 
 
 
 
 
练4、一列简谐横波沿X轴正方向传播,图1是t=2s时刻的波形图,图2是波中某振动质点位移随时间变化的振动图象(两图用同一时间起点),则图2可能是图1中哪个质点的振动图线:(         )
A.x=0处的质点            B.x=2m处的质点
C.x=4m处的质点          D.x=6m处的质点
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