波长频率图像.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1.,图线的,x,、,y,轴,(,横、纵坐标,),分别表示什么物理量？,3.,曲线是不是质点的运动轨迹？质点做的是什么运动？,2.,图象的物理意义是什么？,4.,研究图像的点、线、斜、截、面的物理意义。,点：一个振动状态；线：简谐运动的物理过程,质点做简谐运动时各个时刻对平衡位置的位移，随时间变化的函数关系。,它不是质点运动的轨迹,.,质点只是在平衡位置的两侧来回做简谐运动,其轨迹是直线。而图线是正弦或余弦曲线,.,横轴,(x,轴,),表示时间（,t,）,纵轴,(y,轴,),表示质点相对平衡位置位移（,x,）,.,看图先看坐标轴,(,自变量和因变量）,注意图像与函数解析式的对应,关于简谐运动的图像,注意图像与物理过程的对应。,因变量随自变量变化的函数关系,斜：斜率表示速度；截：横截距表示达到位移为零的时刻,5.,从简谐运动图象可以求哪些物理量,?,t/s,x/m,5,-5,0,2,4,6,直接描述量,：,振幅,A:,图像的峰值,.,周期,T:,相邻两个位移为正的最大值或负的最大值之间的时间间隔,.,任意时刻的位移,x:,对应于图像上某一点的坐标（,t,，,x,）,间接描述量,频率,:,f=1/T,速度系列：动量、动能,位移系列：回复力、加速度、势能,位移系列,和,速度系列,具有,互余关系,，,此消彼长。,一、波的图象,我们可以用照象机把波的形状摄下来，就是按下,快门瞬间,各个质点,离开各自平衡位置,时的情形。我们就把这些质点连成曲线，就是该时刻的波的图象。,3.,在,XOY,坐标平面上画出,某时刻,各质点,偏离平衡位置的,位移,Y,X,O,4.,波的图象的画法：,将,某时刻,各质点,偏离平衡位置的,位移矢量的末端,用光滑的曲线连接起来,.,二、波的图象的物理意义,横波的图象就反映了,某时刻,介质中各个质点在空间的实际分布情况。,反映,某时刻,各个质点,偏离平衡位置的,位移,.,反映了,各个质点的位移,随,其平衡位置到原点距离,变化的函数关系,.,注意图像与函数解析式的对应,注意图像与物理过程的对应。,三从波的图象上可获得哪些信息,直接描述量：,振幅,A:,图像的峰值,.,周期,T:,等于波源的周期,x/m,y/cm,5,-5,0,2,4,6,各个质点的位移,x:,对应于图像上某一点的坐标（,y,，,x,）,通过波的图像还能间接描述哪些物理量呢？,四、波的图象的应用,1.,波的传播方向,、,波的图像和质点的振动方向之间的关系,。,波的成因法,步骤,1,：明确波的传播方向，确定波源方位；步骤,2,：在某质点,P,靠近波源一方（紧挨着,P,点）图像上找另外一点,P,；步骤,3,：若,P,在,P,上方，则,P,带动,P,向上运动；若,P,在,P,下方，则,P,带动,P,向下运动,x/m,y/cm,5,-5,0,2,4,6,v,P,P,Q,Q,思考：如果已知,P,点的振动方向向下，判断波的传播方向,前一质点依次,带动,后一质点,延迟,振动,先带后，后跟前,运动状态向后传,.,微平移法,.,做出经微小时间后的波形,就知道了各质点经过,t,时间达到的位置,运动方向就可确定,.,曲线上波峰和波谷之间的曲线上的质点的振动方向一半向上,一半向下,彼此间隔,.,在波动中,处于平衡位置的质点的运动方向一个向上,一个向下,彼此间隔,;,Y,X,O,v,思考：如果已知,P,点的振动方向向下，判断波的传播方向,P,例,1.,图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图试求出波形图上,A,、,B,、,C,、,D,四个质点的振动方向,.,Y,X,O,A,B,C,D,V,V,V,V,思考：如果这列波是向左传播的，则这四个质点的振动方向又如何？,v,题型,1.,已知波的传播方向和波形图判断质点的振动方向。,例,2.,如图所示为一列简谐波在某时刻的波形图，已知图形上某点的振动方向如图所示。试求这列波的传播方向,.,Y,X,O,V,思考,1.,如果这个质点的振动方向向上，则波的传播,方向又如何？,2.,如果已知这个质点做减速运动，则,波的传播方向又如何？,题型,2.,已知波形和质点的振动方向判断波的传播方向。,v,先找出两点（平衡位置和波峰及波谷特殊点）并确定其运动方向；然后确定经,t,时间内这两点所达到的位置；最后按正弦规律画出新的波形。,特殊点法,x/m,y/m,0,1,2,3,4,v,画出再经,t=T/4,时的波形图,P,P,Q,Q,2.,求波在任意时刻的波形图,五从波的图象上可获得哪些信息,直接描述量,：,振幅,A:,图像的峰值,.,波长,与周期,x/m,y/cm,5,-5,0,2,4,6,各个质点的位移,x:,对应于图像上某一点的坐标（,y,，,x,）,间接描述量,已知波的传播方向可求各个质点的振动方向。反之亦然。,经过一段时间后的波形图,质点在一段时间内通过的路程和位移。,可判断质点的位移、速度、加速度的大小和方向。,六、波的图象与振动图象的异同,横轴坐标的意义不同：,波的图象中横轴表示各个质点的平衡位置到原点的距离；振动图象中横轴表示该质点振动的时间,1.,相同点,两者都是按正弦或余弦规律变化的曲线,振动图像和波的图像中的纵坐标均表示质点离开平衡位置的位移,纵坐标的最大值均表示质点的振幅,.,物理意义不同：,波动图像表示,某一时刻各个质点,离开平衡位置的位移；振动图象描述的是,某一质点,在,不同时刻,离开平衡位置的位移,最大值间距的含义不同：,波的图像中相邻的最大值之间的间隔等于波长；振动图像中相邻的最大值之间的间隔等于周期。,2.,不同点,图象平移法,经过时间 ，波在传播方向移动的距离,因此，把图象沿传播方向平移 即得到相对应的图象,.,x/m,y/m,0,1,2,3,4,v,机械波的振动状态和波形以波速匀速传播。,2.,求波在任意时刻的波形图,例,3.,某一简谐横波在,t,0,时刻的波形图如图的实线所示若波向右传播，画出,T/4,后和,5T/4,前两个时刻的波的图象,O,Y,X,T,/4,后的波形图,5T,/4,前的波形图,在波动中，对平衡位置的,位移总是相等,的两个,相邻,质点间的距离，叫波长。,一、波长,1.,位移总是相等的两个质点,振动情况完全相同,3.,相距,的整数倍的两个质点振动步调总是一致,4.,相距,/2,的奇数倍的两个质点振动步调总是相反,5.,在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻的密部（或疏部）之间的距离等于波长,说明,2.,每经过一个波长的距离，出现一个振动情况完全相同的质点，因此波长描述了波传播过程中的,空间上的周期性（,重复性,）。,二、周期和频率,说明,波源振动的周期（或频率），就是波的周期（或频率）,1.,波的周期（频率）,由波源决定，,与介质无关。,2.,每经历一个周期，当前的波形图与原有的波形图,相同,，并向前传播了一个波长。因此周期描述了波传播过程中的,时间上的周期性,。,四分之一波长；,思考,1,：经过四分之一周期、半个周期、四分之三周期、一个周期振动状态状态传播的距离是多少？,半个波长；,四分之三波长；,一个波长。,思考,3,：经过,n,（,n,可以是小数）个周期振动状态（波形）传播的距离是多少？,n,个波长,思考,2,：经过四分之一周期、半个周期、四分之三周期、一个周期波形平移的距离是多少？,答案同思考,1,波速数值上等于波长与频率的乘积。,三、波速,单位时间内振动状态所传播的距离叫做波速。,2.,波速的物理意义是反映波（振动状态或机械波的波形）在介质中,传播快慢,的物理量。,说明,3.,机械波在介质中传播的速度,由介质本身的性质决定，,与波源无关,例如：,频率不同的声波,在,15,的空气中的传播速度都是,340m,s,，在水中的速度为,1450m,s,，而在钢铁中的速度达到,4900m,s,1.,机械波的波形及振源的振动状态以波速匀速传播。,波长由波源和介质共同决定。,四、波长、周期和频率、波速的关系,机械波的周期和频率由波源决定，与介质无关；,波速由介质决定，与波源无关；,说明,1.,当一列波从一种介质进入另一种介质传播时，周期（或频率）保持不变但由于波速的变化而导致波长成正比例变化。,2.,波速等于波长和频率的乘积这一关系虽从机械波得到，但对其他形式的波比如电磁波也成立。,C,1,关于简谐波说法中正确的是（）,A,两个振动情况完全相同的质点之间的距离是一个波长,B,任意两个波峰或波谷之间的距离叫波长,C,波动在一周期内向前传播的距离等于波长,D,在一个周期内质点所走过的路程等于一个波长,1,。在波动中，对平衡位置的,位移总是相等,的两个,相邻,质点间的距离，叫波长。,牛刀小试,2,。一个质点做机械运动，每一个周期、半个周期、,四分之一周期,通过的路程有什么规律。,2,关于波速说法错误的有（）,A.,波速由介质和波源共同决定,B.,提高振源频率，波的传播速度将增大,C.,同时在空气中传播两列声波，波长较大的声波传播较快,D.,频率大的声波在空气中传播的波长越短,E.,波速反映了介质中质点振动的快慢,F.,波速反映了振动在介质中传播的快慢,A B C E,波长由波源和介质共同决定。,机械波的周期和频率由波源决定，与介质无关；,波速由介质决定，与波源无关；,A B D,3.,关于,v=f,和,v=/T,说法正确的是（）,A.,它们适用于一切波（包括电磁波、光波）,B.,同一列波在传播过程中，从一种介质进入另,一种介质时保持不变的只有,f,C.,由,v=f,可以看出，波速与频率成正比,D.,由两式得出声波在同一种介质中传播时，波长和频率成反比，与周期成正比,4,（,07,年高考上海卷,）如图所示，位于介质,和,分界面上的波源,S,，产生两列分别沿,x,轴负方向与正方向传播的机械波。若在两种介质中波的频率及传播速度分别为,f,1,、,f,2,和,v,1,、,v,2,，则（）,A,f,1,=2f,2,v,1,=v,2,B,f,1,=f,2,v,1,=0.5v,2,C,f,1,=f,2,v,1,=2v,2,D,f,1,=0.5f,2,v,1,=v,2,x,L,L,S,C,5.,一列横波沿直线传播，在传播方向上有,A,、,B,两点，相距,1.2m,，当波刚好到达,B,点时开始计时，已知,4,秒内，,A,位置的质点完成,8,次全振动，,B,位置质点完成,10,次全振动。这列波的波长为多少？频率为多少？波速为多少？,解析：由题可知波先传到,B,质点，,B,质点在,4s,内振动了,10,次。波从,B,传到,A,用了两个周期时间，所以,A,、,B,间的距离等于两个波长。,波长,=0.6m,，频率,f=2.5Hz,波速,v=1.5m/s,建立物理情景，体会求波速的两种途径。,D,6.,右图中,A,是波源，各质点之间的距离均为,1m,，当,t=0,时,A,质点开始向上振动，经过,0.1s,第一次到达最大位移，此时波传到,C,点，下列说法正确的是,（）,A.,波的传播速度是,10m/s,，周期是,0.4s B.,波的频率是,2.5H,Z,，波长是,4m C.,再经过,0.2s,，波传播到,G,点，,F,到达最大位移,D.,波传播到,J,点时共历时,0.45s,，这时质点,H,到达最大位移,A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,解析：,7.,如图示，一列向右传播的简谐横波，波速的大小为,0.6m/s,，,P,质点横坐标,x,p,=0.96m,，从图中状态开始计时，求：,Y/cm,X/m,0,0.06,0.18,P,v,解析：,(1)P,点第一次达到波谷的时间,就是初始时刻,x,坐标为,0.18m,处的质点的振动状态传到,P,点所用的时间,.,(2)P,点第二次达到波峰的时间等于初始时刻,x,坐标为,0.06m,处的质点的振动状态传到,P,点所用的时间与一个周期之和,.,（,1,）经过多长时间，,P,质点第一次到达波谷？（,2,）经过多长时间，,P,质点第二次达到波峰？,波可能向右传，也可能向左传，又因为,t,小于一个周期，所,0.05s=1/4T,或,0.05s=3/4T,解析：由图可知波长,=4m,，振幅等于,0.2m,所以频率,f=5Hz,或,15Hz,，由,v=f,可知,v=20m/s,或,60m/s,A D,8,一列简谐横波沿,x,轴传播，,t=0,时刻的波形如图实线所示，经过,t=0.05s,后的波形如图虚线所示。已知,t,小于一个周期，则（）,A,这列波的波长是,4m,B,这列波的振幅是,0.4m,C,这列波的波速一定是,20m/s,D,这列波的频率可能是,15Hz,