高中物理人教版 (新课标)选修32 波的图象学案

选修3-4第十二章第2节波的图象

课前预习学案

一、预习目标：预习课本内容，知道波的图象与振动图象的区别

二、预习内容：

1．波的图象有时也称为       ，简称波形。它是用横坐标表示在波的传播方向上各质点的          

纵坐标表示某一时刻各质点                        。

2．                   这样的波叫做正弦波，也叫          。介质中有正弦波传播时，介质的质点在做

               。

3．波的图象表示                       的位移，振动图象则表示                 的位移。

三、提出疑惑：

同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中

课内探究学案

一、学习目标

1.理解波的图象的物理意义及简谐波的概念

2.能根据波的图象，确定各质点的振动方向

重点：波的图象的物理意义及应用

二、学习过程

探究一：认识波的图像

用横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，并规定在横波中，位移向上时y取正值，向下时y取负值。在x-y平面上，画出各个质点平衡位置x与各质点偏离平衡位置的位移y的各点(x，y)，用平滑的曲线把各点连接起来就得到了横波的波形图象，如图5-2-1所示。

⑴ 波的形状是什么样子的？可以用怎样的函数来表示？

⑵波的图像的物理意义是什么？

    ⑶ 通过波的图像可以解决那些问题？

①从图象中可以看出            

波长：波源振动一个周期，波向前传播的距离为一个波长，即：；

②从图象中可以看出各质点振动                  

③从图象中可以看出该时刻各质点                     

④从图象中可以看出各质点                           ；

⑤从图象中可以看出各质点                            ；

⑥从图象中可以看出各质点                                ；

⑦从图象中可以间接地比较各质点在该时刻的振动速度、动能、势能、回复力、加速度等量的大小；

探究二：根据某个质点的振动方向确定波的传播方向

[方法一] 微平移法：根据质点的振动方向，作出经微小时间后的波形，就知道了波的传播方向

[方法二] 成因法：由于波的形成是由于前面的质点带动后面的质点振动，后面的质点重复着前面质点的振动，并且总滞后于前面质点的振动。由此可确定出已知振动方向质点的前面的质点，从而确定出波的传播方向。

探究三：根据某个时刻的波形图画出另一个时刻的波形图的方法

[方法一]特殊点法：取正弦波上五个特殊点(一个波峰点、三个平衡位置点和一个波谷点)，先根据波传播的方向确定它们的振动方向，再判断经Δt后各质点运动到什么位置，最后连成曲线，即为另一时刻的波形图，适用于情形。

[方法二]平移法：由，先计算出经Δt时间波传播的距离，再将原波形图沿波的传传播方向平移Δx即可。注意：由波的重复性可知：波形平移波长整数倍时，波形和原来重合，所以实际处理时通常采用去整留零的方法处理。

三、反思总结

四、当堂检测

1.某时刻一列简谐波的图象如图所示，该时刻质点A的振动方向向下，试确定该波是向右传播还是向左传播，若该时刻质点A的振动方向向上，该波的传播方向如何？

2、一列简谐横波，在t=0时波形P、Q两点的坐标分别为-1m、-7m，波的传播方向由右向左，已知t=0.7s时，P点第二次出现波峰，则：①此波的周期是多少？②此波的波长是多少？③当t=1.2s时P点的位移？④从t=0到t=1.2s质点P的路程是多少？

课后练习与提高

1．关于公式ν=λ f，正确的说法是[     ]

A．ν=λ f适用于一切波

B．由ν=λ f知，f增大，则波速ν也增大

C．由ν、λ、 f三个量中，对同一列波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有f

D．由ν=λ f知，波长是2m的声波比波长是4m的声波传播速度小2倍

2．图1所示是一列波的波形图，波沿x轴正向传播，就a、b、c、d、e五个质点而言，速度为正，加速度为负的点是[      ]

A．b             B．a             C．d            D．c            E．e

3．图2所示是一列横波在某一时刻的波形图，已知D点此时的运动方向如图所示，则[    ]

A．波向左传播   B．质点F和H的运动方向相同

C．质点B和D的加速度方向相同，而速度方向相反

D．质点G比H先回到平衡位置

4．一列横波在向右传播过程中，a和b两个质点在某一时刻处于如图8所示的位置，其中b在平衡位置，a在最大位移处，在波的传播方向上，a、b两质点相距35cm，且大于一个波长而小于两个波长，则该波波长可能为____，画出相应波形图．

5一列波的波速为0.5m／s，某时刻的波形图如图所示，经过一段时间（小于一个周期）后波形如细线所示，这段时间可能是____s或____s．

6．一列波沿+x轴方向传播，当x1=10m的A点位于波峰时，x2=140m的B点位于波谷，在A、B之间有6个波峰，振源的振动周期为0.2s，求：

（1）波的速度；

（2）B点从波谷开始经多少时间位于波峰？

7．如图所示，实线为t1=0时刻的图象，虚线为t2=0.1s时刻的波形，求：

（1）若波的传播方向为+x方向，波速多大；

（2）若波的传播方向为-x方向，波速多大；

（3）若波速为450m／s，波沿什么方向传播．

当堂检测参考答案：1.左 右2. 思路分析：由t=0时刻的波形图

由右向左传播可知：以后每个质点开始振动时应向上振动，而波传播到P点需半个周期，当t=0.7s时，P点第二次出现波峰，可见P点在0.7s内完成了 次全振动，则可求得波的周期。质点在一个周期内的路程是4A。

　　解：①由分析可知： T=0.7     T=0.4s。

　　②由波的图象可知：λ=4cm

　　③由分析可得：x=0

　　④由分析可得：s=1.5×4A=1.5×4×2=12cm

课后练习与提高参考答案：1、AC    2、D    3、CD  4、20cm或280cm  图象略 5、1，3

6、（1）100m/s （2）0.1s+0.2ns（n=0，1……）

7、（1）（50+20n）m/s（n=0，1……）

（2）（150+120n）m/s（n=0，1，……）

（3）x轴正向