1、高中同步新课标物理 高中同步新课标物理 一、波的图象的作法高中同步新课标物理 注意 区分波的图象和振动图象(1)波的图象描绘的是各个质点在同一时刻离开平衡位置的位移。(2)振动图象描述的是一个质点在不同时刻离开平衡位置的位移。高中同步新课标物理 选一选多选根据甲、乙两图，分别判断它们属于何种图象()A甲是波的图象B甲是振动图象C乙是波的图象D乙是振动图象高中同步新课标物理 解析：选 AD 波的图象的横轴为长度轴，振动图象的横轴为时刻轴，故甲为波的图象，乙为振动图象，A、D 正确。高中同步新课标物理 二、波的图象的物理意义及特点1正弦波：波的图象是曲线的波，也叫简谐波。2物理意义波的图象描述的是
2、介质中各个质点偏离平衡位置的位移情况。正弦某一时刻高中同步新课标物理 3波的图象特点 高中同步新课标物理 说明在简谐波的图象中，除了相位以外，每一个质点的振动规律完全相同。在波的图象中涉及到单个质点的振动问题可利用已有的简谐振动规律作出分析。高中同步新课标物理 选一选多选如图所示是一列简谐横波在某一时刻的图象，A、B、C 是介质中的三个质点。已知波是沿 x 轴正方向传播的，下列说法中正确的是()A质点 A 此时刻向 y 轴负方向振动B质点 A 的振幅为零C质点 B 此刻向 y 轴正方向振动D质点 C 再经过T4通过平衡位置高中同步新课标物理 解析：选 CD 沿传播方向介质中各质点振动的振幅均为
3、 0.4 cm，B 错误；波沿 x 轴正方向传播，质点 A 此时沿 y 轴正方向振动，A 错误；质点 B此时沿 y 轴正方向振动，C 正确；质点 C 经过 tT4时通过平衡位置，D 正确。高中同步新课标物理 高中同步新课标物理 1.对波的图象的理解(1)波的图象是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”，可借用“定格”这一比喻加深理解。可以将波的图象比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”。(2)简谐波的图象是正(余)弦曲线，是最简单的一种波，各个质点振动的最大位移都相等，即振幅相等，振动的能量相同。高中同步新课标物理(3)波的图象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，
4、不同时刻质点的位移不同，则不同时刻波的图象不同。质点的振动位移做周期性变化，则波的图象也做周期性变化。经过一个周期，波的图象复原一次。(4)波的传播方向的双向性如果只知道波沿 x 轴传播，则有可能沿 x 轴正向传播，也有可能沿 x 轴负向传播，具有双向性。高中同步新课标物理 2波的图象的画法根据某时刻的波形图画出另一时刻波形图的方法。(1)特殊点法：取正弦波上的五个特殊点(三个平衡位置点，一个波峰点，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 t 后各点运动到什么位置，最后连成曲线，即为另一时刻的波形图。适用于 tnT4的情形。(2)平移法：将原图象沿 x 轴方向即波传播的方向
5、平移。根据波速和给定的时间，利用 xvt，求出沿波的传播方向上移动的位移，将波进行平移。高中同步新课标物理 典型例题例 1.在均匀介质中，一列沿 x 轴正向传播的横波，其波源 O 在第一个周期内的振动图象如图所示，则该波在第一个周期末的波形图是()高中同步新课标物理 高中同步新课标物理 解析 根据题图，t0 时刻，波源经平衡位置向下运动，而波形图中，质点的起振方向均与波源开始振动时的方向相同，A、C 错误；由振动图象知，前半个周期振幅较小，故波形图中距波源较远的质点的振幅较小，B 错误，D 正确。答案 D高中同步新课标物理 点评(1)本题只是考查了特殊点和特殊时刻，即T4的整数倍一个周期的情况
6、，根据波的传播方向先确定各特殊质点的振动方向，然后通过描点法作图。(2)若要描绘的图象不是特殊时刻时，就要用平移法，利用波传播的速度乘以时间来确定平移的距离，之后将有类似的应用。高中同步新课标物理 即时巩固1.一列简谐波在 t 时刻的波形图如图所示，波沿 x 轴正方向传播，且波的周期为 4 s，在图中分别画出(t3)s和(t3)s 两个时刻的波的图象。高中同步新课标物理 解析：波沿 x 轴正方向传播，且波的周期为 4 s，则(t3)s 时波的图象要向右平移34T，如图中实线所示。同理(t3)s 时波的图象要向左平移34T，如图中的虚线所示。答案：见解析图高中同步新课标物理 已知质点的振动方向来
7、判断波的传播方向或已知波的传播方向来判断质点的振动方向时，依据的基本规律是横波的形成与传播的特点，常用方法有：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。高中同步新课标物理 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 t 后的波形，就可知道各质点经过 t 时间到达的位置，此刻质点振动方向也就知道了。如图所示。高中同步新课标物理 3同侧法在波的图象上的某一点，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
8、运动。高中同步新课标物理 4带动法原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点。方法：在质点 P 靠近波源一方附近的图象上另找一点 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。高中同步新课标物理 典型例题例 2.多选简谐横波某时刻的波形图如图所示，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 向上运动高中同步新课标物理 解析 若波从左向右传播，利用同侧法可知 A点向上运动，B 点也向上运动，选项 A 错误，B 正确；若波从右向左
9、传播，C 点和 D 点都向上运动，选项 C 错误，D 正确。答案 BD高中同步新课标物理 点评解决此类问题的方法较多，对前面提到的方法要逐一体会应用，然后选一种熟练掌握即可。高中同步新课标物理 即时巩固2多选一列简谐横波在 x 轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a、b、c 为三个质点，a 正向上运动。由此可知()A该波沿 x 轴正方向传播Bc 正向上运动C该时刻以后，b 比 c 先到达平衡位置D该时刻以后，b 比 c 先到达离平衡位置最远处高中同步新课标物理 解析：选 AC 由于 a 向上运动，经过一小段时间，a 将运动到最高点，因此波沿 x 轴正方向传播，A 正确；此时 c 正向波谷运动，即
10、 c 向下运动，B 错误；由于波向右传播，此时质点 b 正向上运动，因此b 比 c 先到达平衡位置，C 正确；而 c 比 b 先到达离平衡位置最远处，D 错误。高中同步新课标物理 波的图象和振动图象的区别首先是横轴表示的物理量不同，波的图象横轴表示各质点的平衡位置，而振动图象横轴表示时间。另外，图象的意义、隐含信息等方面也不相同，具体比较如下高中同步新课标物理 高中同步新课标物理 典型例题例 3.一列简谐横波沿 x 轴负方向传播，如图所示，其中图甲是 t1 s 时的波形图，图乙是该波中某振动质点的图象(两图用同一时间起点)。(1)图 乙 可 能 是 图 甲 中 哪 个 质 点 的 振 动 图
11、象_；若该波沿 x 轴正方向传播，则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图象_。高中同步新课标物理 Ax0 处的质点Bx1 m 处的质点Cx2 m 处的质点Dx3 m 处的质点(2)设该波沿 x 轴负方向传播，画出 x3 m 处的质点的振动图象。高中同步新课标物理 解析(1)当 t1 s 时，由图乙可知，此时质点在平衡位置，正沿 y 轴负方向运动，由于该波沿 x 轴负方向传播，由图甲知此时 x0 处的质点在平衡位置，且正沿 y轴负方向运动，故选 A。若该波沿 x 轴正方向传播，由图甲可知，t1 s 时，x2 m 处的质点在平衡位置，且正沿y 轴负方向运动，故选 C。高中同步新课标物理(2)在 t1
12、s 时，x3 m 处的质点正在正向最大位移处，可得振动图象如图所示。答案(1)A C(2)见解析图高中同步新课标物理 点评(1)波的图象与振动图象外形上很相似，辨别它们最直观的方法是看横坐标是时间 t 还是位移 x。(2)求解两种图象结合问题的技巧是要从一种图象中找到某一质点的振动信息，再根据该质点的振动信息、题设条件和相应的物理规律推知另一种图象及相关情况。高中同步新课标物理 即时巩固3多选如图所示，若图乙是图甲中 A 质点的振动图象，则()A在图乙中 t0 时刻 A 质点在平衡位置B在图乙中 B 指示的时刻 A 质点的加速度为零C在图乙中 C 指示的时刻 A 质点正远离平衡位置D在图乙中
13、C 指示的时刻 A 质点的加速度方向向着平衡位置高中同步新课标物理 解析：选 BD 图甲所反映的时刻 A 质点正处于平衡位置，由 A 质点的振动图象(图乙)可知，A 质点在 t0 时刻正处于正向最大位移处，A 错误；在 C指示的时刻 A 质点正向平衡位置运动，C 错误；由 A质点的振动图象可知，B、D 正确。高中同步新课标物理 高中同步新课标物理 1多选关于振动图象和波的图象，下列说法正确的是()A波的图象反映的是很多质点在同一时刻的位移B通过波的图象可以找出任一质点在任一时刻的位移C它们的横坐标都表示时间D它们的纵坐标都表示质点的位移高中同步新课标物理 解析：选 AD 波的图象反映的是沿波的
14、传播方向上各个质点在某一时刻的位移，A 正确，B 错误；波的图象的横坐标表示的是振动质点的平衡位置，C错误；波的图象和振动图象的纵坐标都表示质点的位移，D 正确。高中同步新课标物理 2多选如图所示的四个图中，用水平箭头表示波的传播方向，用竖直箭头表示质点的振动方向，则正确的波形图是()高中同步新课标物理 解析：选 BC 由“同侧法”可知，波的传播方向与质点振动方向的对应关系正确的是 B、C 图。高中同步新课标物理 3.如图所示是一列简谐横波在某时刻的波形图，若此时质点 P 正处于加速运动过程中，则此时()A质点 Q 和质点 N 均处于加速运动过程中B质点 Q 和质点 N 均处于减速运动过程中C
15、质点 Q 处于加速运动过程中，质点 N 处于减速运动过程中D质点 Q 处于减速运动过程中，质点 N 处于加速运动过程中高中同步新课标物理 解析：选 D 质点 P 正处于加速运动过程中，说明质点 P 正在向平衡位置运动，故该波是沿 x轴负方向传播的，所以此时质点 Q 处于减速运动过程中，质点 N 处于加速运动过程中，D 正确。高中同步新课标物理 4一列水波由 M 点向 N 点传播，某时刻观察到 M 点处在波峰，N 点处在平衡位置向上运动，且M、N 之间只有一个波谷，请在图中作出 M、N 两点之间的波形图。高中同步新课标物理 解析：抓住三个关键点：波由 MN 传播；M点在波峰，N 在平衡位置且向上运动；M、N 之间只有一个波谷。答案：见解析图高中同步新课标物理 5某一简谐波在 t0 时刻的波形图如图所示。若波向右传播，画出T4后时刻的波的图象。高中同步新课标物理 解析：根据 t0 时刻波的图象及传播方向，可知 A、B、C、D、E、F 各质点在该时刻的振动方向，由各个质点的振动方向可确定出经T4后各个质点所在的位置，将这些点所在位置用平滑曲线连接起来，便可得到经T4后时刻的波的图象。如图中虚线所示。答案：见解析图高中同步新课标物理