振动图像和波动图像.doc
- 文档编号:2502652
- 上传时间:2023-05-03
- 格式:DOC
- 页数:5
- 大小:106.50KB
振动图像和波动图像.doc
《振动图像和波动图像.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《振动图像和波动图像.doc(5页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
学大教育个性化教学辅导教案
学科:
物理任课教师:
黄启琢授课时间:
年月日(星期)
姓名
年级
性别
总课时____第___课
教学
目标
1、深刻理解振动图像意义和特征
2、深刻理解波动图像意义和特征
3、理解和掌握振动图像和波动图像的区别与联系
难点
重点
理解和掌握振动图像和波动图像的区别与联系
课
堂
教
学
过
程
课前
检查
作业完成情况:
优□良□中□差□建议__________________________________________
过
程
1.振动图象和波的图象
振动图象和波的图象从图形上看好象没有什么区别,但实际上它们有本质的区别。
(1)物理意义不同:
振动图象表示同一质点在不同时刻的位移;波的图象表示介质中的各个质点在同一时刻的位移。
(2)图象的横坐标的单位不同:
振动图象的横坐标表示时间;波的图象的横坐标表示距离。
(3)从振动图象上可以读出振幅和周期;从波的图象上可以读出振幅和波长。
简谐振动图象与简谐横波图象的列表比较:
简谐振动
简谐横波
图
象
坐
标
横坐标
时间
介质中各质点的平衡位置
纵坐标
质点的振动位移
各质点在同一时刻的振动位移
研究对象
一个质点
介质中的大量质点
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
随时间的变化
原有图形不变,图线随时间而延伸
原有波形沿波的传播方向平移
运动情况
质点做简谐运动
波在介质中匀速传播;介质中各质点做简谐振动
2.描述波的物理量——波速、周期、波长:
(1)波速v:
运动状态或波形在介质中传播的速率;同一种波的波速由介质决定。
注:
在横波中,某一波峰(波谷)在单位时间内传播的距离等于波速。
(2)周期T:
即质点的振动周期;由波源决定。
(3)波长λ:
在波动中,振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离。
注:
在横波中,两个相邻波峰(波谷)之间的距离为一个波长。
结论:
(1)波在一个周期内传播的距离恰好为波长。
由此:
①v=λ/T=λf;λ=vT.②波长由波源和介质决定。
(2)质点振动nT(波传播nλ)时,波形不变。
(3)相隔波长整数倍的两质点,振动状态总相同;相隔半波长奇数倍的两质点,振动状态总相反。
3.波的图象的画法
波的图象中,波的图形、波的传播方向、某一介质质点的瞬时速度方向,这三者中已知任意两者,可以判定另一个。
(口诀为“上坡下,下坡上”;或者“右上右、左上左))
4.波的传播是匀速的
在一个周期内,波形匀速向前推进一个波长。
n个周期波形向前推进n个波长(n可以是任意正数)。
因此在计算中既可以使用v=λf,也可以使用v=s/t,后者往往更方便。
5.介质质点的运动是简谐运动(是一种变加速运动)
任何一个介质质点在一个周期内经过的路程都是4A,在半个周期内经过的路程都是2A,但在四分之一个周期内经过的路程就不一定是A了。
6.起振方向
介质中每个质点开始振动的方向都和振源开始振动的方向相同。
【例1】在均匀介质中有一个振源S,它以50HZ的频率上下振动,该振动以40m/s的速度沿弹性绳向左、右两边传播。
开始时刻S的速度方向向下,试画出在t=0.03s时刻的波形。
解析:
从开始计时到t=0.03s经历了1.5个周期,波分别向左、右传播1.5个波长,该时刻波源S的速度方向向上,所以波形如右图所示。
5
0
-5
y/m
24x/m
P
【例2】如图所示是一列简谐横波在t=0时刻的波形图,已知这列波沿x轴正方向传播,波速为20m/s。
P是离原点为2m的一个介质质点,则在t=0.17s时刻,质点P的:
①速度和加速度都沿-y方向;②速度沿+y方向,加速度沿-y方向;③速度和加速度都正在增大;④速度正在增大,加速度正在减小。
以上四种判断中正确的是
A.只有①B.只有④
vv
1.20.80.400.40.81.2
C.只有①④D.只有②③
S
解析:
由已知,该波的波长λ=4m,波速v=20m/s,因此周期为T=λ/v=0.2s;因为波向右传播,所以t=0时刻P质点振动方向向下;0.75T<0.17s ①④正确,选C 7.波动图象的应用: (1)从图象上直接读出振幅、波长、任一质点在该时刻的振动位移。 (2)波动方向<==>振动方向。 方法: 选择对应的半周,再由波动方向与振动方向“头头相对、尾尾相对”来判断。 y x 0 y x 0 如图: 4 5 y/cm Q 0 x/m P 【例3】如图是一列沿x轴正方向传播的机械波在某时刻的波 形图。 由图可知: 这列波的振幅为5cm,波长为4m。 此时刻 P点的位移为2.5cm,速度方向为沿y轴正方向,加速度方向 沿y轴负方向;Q点的位移为-5cm,速度为0,加速度方 5 0.2 0.4 0 x/m y/cm M 向沿y轴正方向。 【例4】如图是一列波在t1=0时刻的波形,波的传播速度 为2m/s,若传播方向沿x轴负向,则从t1=0到t2=2.5s的时间 内,质点M通过的路程为______,位移为_____。 解析: 由图: 波长λ=0.4m,又波速v=2m/s,可得: 周期T=0.2s,所以质点M振动了12.5T。 对于简谐振动,质点振动1T,通过的路程总是4A;振动0.5T,通过的路程总是2A。 所以,质点M通过的路程12×4A+2A=250cm=2.5m。 质点M振动12.5T时仍在平衡位置。 所以位移为0。 【例5】在波的传播方向上,距离一定的P与Q点之间只有一个波谷的四种情况,如图A、B、C、D所示。 已知这四列波在同一种介质中均向右传播,则质点P能首先达到波谷的是() 解析: 四列波在同一种介质中传播,则波速v应相同。 由T=λ/v得: TD>TA=TB>TC; 再结合波动方向和振动方向的关系得: C图中的P点首先达到波谷。 (3)两个时刻的波形问题: 设质点的振动时间(波的传播时间)为t,波传播的距离为x。 则: t=nT+△t即有x=nλ+△x(△x=v△t)且质点振动nT(波传播nλ)时,波形不变。 ①根据某时刻的波形,画另一时刻的波形。 方法1: 波形平移法: 当波传播距离x=nλ+△x时,波形平移△x即可。 方法2: 特殊质点振动法: 当波传播时间t=nT+△t时,根据振动方向判断相邻特殊点(峰点,谷点,平衡点)振动△t后的位置进而确定波形。 ②根据两时刻的波形,求某些物理量(周期、波速、传播方向等) 1 2 x/m y 0 【例6】如图是一列向右传播的简谐横波在某时刻的波形图。 已知波速v=0.5m/s,画出该时刻7s前及7s后的瞬时波形图。 0 x/m y 解析: λ=2m,v=0.5m/s,T==4s.所以⑴波在7s内传播 的距离为x=vt=3.5m=1λ⑵质点振动时间为1T。 方法1波形平移法: 现有波形向右平移λ可得7s后的波形; 现有波形向左平移λ可得7s前的波形。 由上得到图中7s后的瞬时波形图(粗实线)和7s前的瞬时波形图(虚线)。 方法2特殊质点振动法: 根据波动方向和振动方向的关系,确定两个特殊点(如平衡点和峰点)在3T/4前和3T/4后的位置进而确定波形。 请读者试着自行分析画出波形。 【例7】一列波在介质中向某一方向传播,如图是此波在某一时刻的波形图,且此时振动还只发生在M、N之间,并知此波的周期为T,Q质点速度方向在波形中是向下的。 则: 波源是_____;P质点的起振方向为_________;从波源起振开始计时时,P点已经振动的时间为______。 解析: 由Q点的振动方向可知波向左传播,N是波源。 由M点的起振方向(向上)得P质点的起振方向向上。 振动从N点传播到M点需要1T,传播到P点需要3T/4,所以质点P已经振动的时间为T/4. 【例8】如图是一列向右传播的简谐横波在t=0时刻(开始计时)的波形图,已知在t=1s时,B点第三次达到波峰(在1s内B点有三次达到波峰)。 则: ①周期为________②波速为______; ③D点起振的方向为_________;④在t=____s时刻,此波传到D点;在t=____s和t=___s时D点分别首次达到波峰和波谷;在t=____s和t=___s时D点分别第二次达到波峰和波谷。 解析: ①B点从t=0时刻开始在经过t=2.5T=1s第三次达到波峰,故周期T=0.4s. ②由v=λ/T=10m/s. ③D点的起振方向与介质中各质点的起振方向相同。 在图示时刻,C点恰好开始起振,由波动方向可知C点起振方向向下。 所以,D点起振方向也是向下。 ④从图示状态开始计时: 此波传到D点需要的时间等于波从C点传播到D需要的时间,即: t=(45-4)/10=4.1s;D点首次达到波峰的时间等于A质点的振动状态传到D点需要的时间,即: t=(45-1)/10=4.4s;D点首次达到波谷的时间等于B质点的振动状态传到D点需要的时间,即: t=(45-3)/10=4.2s;D点第二次达到波峰的时间等于D点首次达到波峰的时间再加上一个周期,即: t=4.4s+0.4s=4.8s.D点第二次达到波谷的时间等于D点首次达到波峰的时间再加上一个周期,即: t=4.2s+0.4s=4.6s. 【例9】已知在t1时刻简谐横波的波形如图中实线所示;在时刻t2该波的波形如图中虚线所示。 t2-t1=0.02s。 求: (1)该波可能的传播速度。 (2)若已知T (3)若0.01s 解析: (1)如果这列简谐横波是向右传播的,在t2-t1内波形向右匀速传播了,所以波速=100(3n+1)m/s(n=0,1,2,…);同理可得若该波是向左传播的,可能的波速v=100(3n+2)m/s(n=0,1,2,…) (2)P质点速度向上,说明波向左传播,T v=500m/s (3)“Q比R先回到平衡位置”,说明波只能是向右传播的,而0.01s v=400m/s 课堂 检测 听课及知识掌握情况反馈_________________________________________________________。 测试题(累计不超过20分钟)_____道;成绩______;教学需: 加快□;保持□;放慢□;增加内容□ 课后 巩固 作业_____题;巩固复习____________________;预习布置_____________________ 签字 教学组长签字: 学习管理师: 教师 课后 赏识 评价 老师最欣赏的地方: 老师想知道的事情: 老师的建议:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 振动 图像 波动