第三章 第3节 波的图像（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

第3节　波的图像 课程内容要求 核心素养提炼 1.学会用图像描述机械波．知道简谐波的图像是正弦曲线． 2．认识振动图像和波动图像的区别，掌握这两种图像的应用． 3．学会应用波的图像和波速公式解决波的传播问题． 1.物理观念：波形图，正弦波． 2．科学思维：对比法认识波的图像和振动图像的区别．波速公式的应用，波的多解问题等． 3．科学态度与责任：应用波的双向性和周期性解决波传播的实际问题． 1．波的图像的画法 2．简谐波 (1)概念 波的图像有时也称为波形图，波形图是正弦曲线的波称为正弦波，又叫一维简谐波，如图所示． (2)介质中有正弦波传播时，介质中的质点在做简谐运动． [判断](对的画“√”，错的画“×”) (1)只有横波才能画出波的图像．(×) (2)波的图像表示波中各质点在某一时刻的相对于平衡位置的位移．(√) (3)正弦波在传播时，介质中的质点都在向前移动．(×) 1．相同点：一维简谐波的图像和简谐运动的振动图像都是正弦(或余弦)曲线． 2．不同点 (1)研究内容不同，波的图像研究某一时刻各个质点的位移，振动图像研究某一质点各个时刻的位移． (2)横坐标意义不同，波的图像横坐标表示各质点的平衡位置，振动图像横坐标表示时间t． (3)纵坐标意义不同：波的图像纵坐标表示某时刻各质点的位移，振动图像的纵坐标表示某一质点各时刻的位移． (4)除了振幅外，从波的图像上可以确定波长，从振动图像上可以确定周期． [思考] 图甲为一维简谐波的图像，图乙为简谐运动的振动图像，两者形状相似，如何辨别它们？ 提示　可根据图像的横坐标的意义进行区别，若横坐标为时间t，则图像为振动图像，若横坐标为位置x，则图像为波的图像． 探究点一　波的图像的识别和应用 如图所示是一列简谐波在某一时刻的图像． (1)波的图像是什么形状的曲线？ (2)由图像可读出什么？ 提示　(1)波的图像是余弦曲线． (2)由图像可读出振幅A、该时刻各质点的位移y及波长λ. 1．由波的图像获得的信息 (1)可以直接看出在该时刻沿传播方向上各个质点的位移． (2)可以直接看出在波的传播过程中各质点的振幅A. (3)若已知该波的传播方向，可以确定各质点的振动方向；若已知某质点的振动方向，可以确定该波的传播方向． 2．波的图像的周期性 在波的传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，不同时刻质点的位移不同，则不同时刻波的图像不同．质点的振动位移做周期性变化，则波的图像也做周期性变化．每经过一个周期，波的图像复原一次． 3．简谐波的图像与简谐运动图像的比较 简谐运动图像 简谐波的图像 不同点 图像 研究的内容 一个质点的位移随时间的变化规律 某时刻参与波动的所有质点的空间分布规律 横坐标轴 表示时间，可以读取周期T 表示各质点的平衡位置，可以读取波长λ 纵坐标轴 不同时刻某一质点的位移 某一时刻各质点相对于平衡位置的位移 图像变化 图像随时间延伸，原有部分图形不变 整个波形沿波的传播方向平移，不同时刻波形可能不同 比喻 单人舞的录像 抓拍的集体舞照片 相同点 图像形状 正(余)弦曲线 纵坐标最大值 表示振幅 (多选)右图为一弹性绳在某时刻的波形，有关这列波的说法正确的是(　　) A．若波向右传播，则此时质点P的振动方向向下 B．若波向左传播，则此时质点P的振动方向向下 C．若波向右传播且正好传播至P点，则质点Q的起振方向向下 D．若波向左传播且正好传播至M点，则质点Q的起振方向向上 BD　[若波向右传播，根据“上下坡法”，P点在此时处于下坡段，故向上振动，A错误；若向左传播，P点处于上坡段，要向下振动，B正确．质点的起振方向跟波的最前沿质点的振动方向相同．当波向右传播时，P点在最前沿，故Q点的起振方向向上，C错误；若波向左传播，M点在最前沿，故Q点的起振方向向上，D正确．] [训练1]　(多选)一列横波沿绳子向右传播，某时刻形成如图所示的凹凸形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点，下列说法正确的是(　　) A．它们的振幅相同 B．其中D、F的速度方向相同 C．其中A、C的速度方向相同 D．从此时算起，B比C先回到平衡位置 AD　[简谐波中各个质点的振幅都相同，A正确；B、C、D三点速度方向相同，A、C的位移大小相等、方向相同，速度方向相反，D、F两点速度方向相反，B、C错误；波向右传播，B离振源较近，B比C先回到平衡位置，D正确．] (2020·山东卷)一列简谐横波在均匀介质中沿x轴负方向传播，已知x＝λ处质点的振动方程为y＝A cos ，则t＝T时刻的波形图正确的是(　　) D　[将t＝T代入y＝A cos (t)得y＝0，由于波沿x轴负方向传播，根据“微平移法”(如图所示)