教学目的
1. 知道波的图象,横、纵坐标各表示什么物理量,知道什么是简谐波。
2. 知道什么是波的图象,能在简谐波的图象中读出质点振动的振幅。
3. 根据某一时刻的波的图象和波的传播方向,能画出下一时刻和前一时刻的波的图象,并能指出图象中各个质点在该时刻的振动方向。
4. 了解波的图象的物理意义,能区别简谐运动两者的图象。
教具
波动演示仪、演示波的图象用的教学微机软件。
教学过程
·引入新课
通过上节课的学习,我们知道了什么是机械波,同时认识了波的形成和传播过程.
我们还清楚,图象是描述物理过程、物理现象和反映物理规律的一种简单、直观的方法,如物体的运动图象、简谐振动的图象等。同样,波的运情况及传播过程也可以能图象直观地表示出来,这就是波的图象。这节课我们来学习、研究波的图象。
【板书】第二节 波的图象
·进行新课(04教育资源网 转载请注明出处)
【演示】 由波动演示仪给出波运过程中振动质点在一些时刻所在的位置,然后定格在某一时刻。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,并规定在横坐标中位移的方向向上时为正值,位移的方向向下时为负值。把各个质点在某一时刻所在的位置连成一条曲线,就得到某一时刻的波的图象。
【板书】一、什么是波的图象。
振动质点在某一时刻所在的位置连成的一条曲线,叫波的图象。
波的图象也可以理解为:在x-y坐标平面上,连接某一时刻各个质点位移矢量末端得到的一条曲线。在波的图象中最高处叫波峰,最低处叫波谷。处在波峰和波谷的质点位移的数值,就是振动质点的振幅,也叫波动的振幅。
在波的图象中,波形成曲线是正弦曲线(或余弦曲线),它所表示的波叫简谐波。简谐波是一种最简单、最基本的波,其它的波可以看作是同若干简谐波合成的。在中学物理中,我们不再具体研究简谐波的合成情况。
根据波的传播情况,我们知道,先振动的质点带动想邻的质点依次振动,于是在质点中就形成了机械波。因此我们不难理解,质点振动方向与波的传播方向应有一定关系,这就是质点振动方向与波的传播方向之间的关系问题。
【板书】二、振动方向与波的传播方向的关系。
【例题1】一列横波在某时刻的波形图如图10-1所示。
若此时刻质点a的振动方向向下,则波向什么方向传播?
分析:取和a点相邻的两个点b、c。若a点此时刻向下
振动,则b点应是带动a点振动的,c点应是在a点带下
振动的。所以b点先振动,其次是a、c两点。因此,
波是向左传播的。(04教育资源网 转载请注明出处)
【例题2】如图10-1所示,若波向右传播,此时刻d点向
什么方向振动?
分析:取和d点相邻的一个点e,由于波向右传播,所以
d点应该比e点先振动起来,e点是在d点带动下振动起来
的。所以d点此时刻
应该向下振动。
根据波的传播过程我们知道,波是以一定的速率v(波速)在介质中传播的,在单位时间内某一波峰或波谷(密部或疏部)向前移动的距离等于波速。既然波是向前移动的,所以波的图象形状是在变化的,从另一个角度我们也可以看到,在波动过程中,质点都在不停地振动,在不同的时刻,各个质点的位置是不同的,因此,波的图象形状也是在变化的,我们要掌握波的图象变化的情况。
【板书】三、波的图象变化情况。(04教育资源网 转载请注明出处)
确定波的图象变化情况有两种方法,一是描点作图法,二是图象平移作图法。
【板书】1.描点作图法。
【例题3】某一简谐横波在t=0时刻的波形图如图10-2中的实线所示。若波向右传播,画出T/4后和T/4前两个时刻的波图象。
分析:根据t=0时刻波的图象及传播方向,
可知此时刻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T/4后时刻各个质点所在的位置,将这些
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