波動圖像:
1.概念:表示波的傳播方向上,介質(zhì)中的各個質(zhì)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(zhì)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(zhì)點振動的最大位移都相同
②波的圖像的重復(fù)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(yīng)用特點:
(1)從圖像上直接讀出波長和振幅。
(2)可確定任一質(zhì)點在該時刻的位移。
(3)可確定任一質(zhì)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(zhì)點的運動方向。
(5)若知道該時刻某質(zhì)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的大小:
(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(jié)合波的圖像,可確定任一質(zhì)點的振動圖像
波動圖像與振動圖像的比較:
![](http://www.yy-art.cn/uploads/allimg/180503/1FS63307-5.gif)
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(fù)性,若已知波長λ,則波形平移n個λ時波形不變。當(dāng)
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(biāo)軸
計算方法同上,將坐標(biāo)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(nèi)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(zhì)點,比較該質(zhì)點(如圖中A) 在兩時刻的位置和狀態(tài),確定與周期的關(guān)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(yīng)注意對時間的限制,當(dāng)
振動圖像與波動圖像相結(jié)合問題的解法:
解決兩種圖像相結(jié)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(yīng)于波動圖像中的哪一個質(zhì)點,波動圖像對應(yīng)于振動圖像中的哪一個時刻。
(3)再從振動圖像中找出該質(zhì)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(zhì)中兩質(zhì)點間的距離與波長關(guān)系未定;
(6)介質(zhì)中質(zhì)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(fù)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(biāo)與P點坐標(biāo)x之差為波長整數(shù)倍的質(zhì)點,在同一時刻t的振動位移都與坐標(biāo)為x的質(zhì)點的振動位移相同,其振動速度、加速度也都與坐標(biāo)為x的質(zhì)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(fù)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(zhì)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(zhì)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(fù)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(zhì)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(guān)于波源對稱的左、右兩質(zhì)點的振動情況完全相同。
⑤介質(zhì)中兩質(zhì)點間的距離與波長關(guān)系未定
在波的傳播方向上,如果兩個質(zhì)點間的距離不確定,就會形成多解,學(xué)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(zhì)中質(zhì)點的振動方向未定
在波的傳播過程中,質(zhì)點振動方向與傳播方向相聯(lián)系,若某一質(zhì)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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