波動圖像:1.概念:表示波的傳播方向上,介質中的各個質點在同一時刻相對平衡位置的位移。2.意義:波在傳播過程中各質點在某時刻的位移情況3.特點:①波形圖線是正弦或余弦曲線的波稱為簡諧波。簡諧波是最簡單的波。對于簡諧波而言,各個質點振動的最大位移都相同②波的圖像的重復性:相隔時間為周期整數(shù)倍的兩個時刻的波形相同③波的傳播方向的雙向性:不指定波的傳播方向時,圖像中波可能向x軸正向或x軸負向傳播4.應用特點: (1)從圖像上直接讀出波長和振幅。 (2)可確定任一質點在該時刻的位移。 (3)可確定任一質點在該時刻的加速度方向。 (4)若知道波速v的方向,可知各質點的運動方向。 (5)若知道該時刻某質點的運動方向,可判斷波的傳播方向。 (6)若已知波速v的大小,可求頻率f或周期T: (7)若已知f或T,可求v的大。 (8)若已知波速v的大小和方向,可畫出在前后的波形圖,即波沿著(或逆著)傳播方向平移(9)結合波的圖像,可確定任一質點的振動圖像
已知波速v和波形,畫出再經(jīng)△t時間波形圖的方法:
1.特殊點法在波形圖上找兩特殊點,如過平衡位置的點和與它相鄰的峰(符)點,先確定這兩點的振動方向,再看。由于經(jīng)nT時間波形不變,所以采取去整nT留零t的方法,分別作出兩特殊點經(jīng)t時間后的位置,然后按正弦規(guī)律畫出新波形圖。 2.平移法一??移波形先算出經(jīng)時間波傳播的距離,再把波形沿波的傳播方向平移即可。因為波動圖像的重復性,若已知波長λ,則波形平移n個λ時波形不變。當時,可采取去整留零x的方法,只需平移x即可。 3.平移法二??移坐標軸計算方法同上,將坐標軸y逆著波的傳播方向平移即可.
已知兩不同時刻波動圖像類問題的解法:
如圖所示,已知某簡諧波在t與t+△t時刻的波形圖,從圖上可以確定該波的波長λ、振幅A。在求解波的周期、波速時有兩種方法: (1)傳播的觀點由波形圖可知,波在△t時間內傳播的距離為(波沿x軸正向傳}(波沿x軸負向傳播)時,則波速周期(2)振動觀點在波形圖中取某一質點,比較該質點(如圖中A) 在兩時刻的位置和狀態(tài),確定與周期的關系,如在圖中,波向右傳播時波向左傳播時,,可求得周期的表達式,再由可求得波速。在這類題目中,同時應注意對時間的限制,當
振動圖像與波動圖像相結合問題的解法:
解決兩種圖像相結合問題的基本思路 (1)首先識別哪一個是波動圖像,哪一個是振動圖像,兩者間的聯(lián)系紐帶是周期與振幅。 (2)然后確定振動圖像對應于波動圖像中的哪一個質點,波動圖像對應于振動圖像中的哪一個時刻。 (3)再從振動圖像中找出該質點在波動圖像中的那一時刻的振動方向,然后再確定波的傳播方向及其他問題。
波動圖像中多解性問題的解法:
波動圖像問題中的多解性涉及: (1)波的空間周期性; (2)波的時間周期性; (3)波的雙向性; (4)波的對稱性; (5)介質中兩質點間的距離與波長關系未定; (6)介質中質點的振動方向未定。具體討論如下: ①波的空間周期性沿波的傳播方向,在x軸上任取一點P(x),如圖所示。P點的振動完全重復波源O點的振動,只是時間上比O點要落后出時間,且在同一列波上,凡坐標與P點坐標x之差為波長整數(shù)倍的質點,在同一時刻t的振動位移都與坐標為x的質點的振動位移相同,其振動速度、加速度也都與坐標為x的質點相同,或者說它們的振動“相貌”完全相同。因此在同一列波上,某一振動“相貌”勢必會不斷地重復出現(xiàn),這就是機械波的空間周期性。波的空間周期性說明,在同一列波上,相距為波長整數(shù)倍的多個質點的振動情況完全相同。 ②波的時間周期性在x軸上取一給定質點,在t+kT時刻的振動情況與它在t時刻的振動情況(位移、速度、加速度等)相同。因此在t時刻的波形,在t+kT時刻必然多次重復出現(xiàn),這就是機械波的時間周期性。波的時間周期性表明,波在傳播過程中,經(jīng)過整數(shù)倍周期時,其波形圖線相同。 ③波的雙向性雙向性是指波沿正、負兩方向傳播時,若沿正、負兩方向傳播的時間之和等于周期的整數(shù)倍,則沿正、負兩方向傳播到那一時刻的波形圖相同。④波的對稱性波源的振動,要帶動它左、右相鄰質點的振動,波要向左、右兩方向傳播。對稱性是指波在向左、右同時傳播時,關于波源對稱的左、右兩質點的振動情況完全相同。 ⑤介質中兩質點間的距離與波長關系未定在波的傳播方向上,如果兩個質點間的距離不確定,就會形成多解,學生若不能聯(lián)想到所有可能的情況,則易出現(xiàn)漏解。 ⑥介質中質點的振動方向未定在波的傳播過程中,質點振動方向與傳播方向相聯(lián)系,若某一質點振動方向未確定,則波的傳播方向有兩種,這樣會形成多解。
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