高中物理知識(shí)點(diǎn):波的圖像

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

波動(dòng)圖像:

1.概念:表示波的傳播方向上,介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻相對(duì)平衡位置的位移。
2.意義:波在傳播過(guò)程中各質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的位移情況
3.特點(diǎn):
①波形圖線是正弦或余弦曲線的波稱為簡(jiǎn)諧波。簡(jiǎn)諧波是最簡(jiǎn)單的波。對(duì)于簡(jiǎn)諧波而言,各個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的最大位移都相同
②波的圖像的重復(fù)性:相隔時(shí)間為周期整數(shù)倍的兩個(gè)時(shí)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(shí),圖像中波可能向x軸正向或x軸負(fù)向傳播
4.應(yīng)用特點(diǎn):
(1)從圖像上直接讀出波長(zhǎng)和振幅。
(2)可確定任一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的位移。
(3)可確定任一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的加速度方向。
(4)若知道波速v的方向,可知各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向。
(5)若知道該時(shí)刻某質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)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(huà)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(diǎn)的振動(dòng)圖像



波動(dòng)圖像與振動(dòng)圖像的比較:



已知波速v和波形,畫(huà)出再經(jīng)△t時(shí)間波形圖的方法:


1.特殊點(diǎn)法
在波形圖上找兩特殊點(diǎn),如過(guò)平衡位置的點(diǎn)和與它相鄰的峰(符)點(diǎn),先確定這兩點(diǎn)的振動(dòng)方向,再看。由于經(jīng)nT時(shí)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(diǎn)經(jīng)t時(shí)間后的位置,然后按正弦規(guī)律畫(huà)出新波形圖。
2.平移法一??移波形
先算出經(jīng)時(shí)間波傳播的距離,再把波形沿波的傳播方向平移即可。因?yàn)椴▌?dòng)圖像的重復(fù)性,若已知波長(zhǎng)λ,則波形平移n個(gè)λ時(shí)波形不變。當(dāng)時(shí),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(jì)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(shí)刻波動(dòng)圖像類(lèi)問(wèn)題的解法:


如圖所示,已知某簡(jiǎn)諧波在t與t+△t時(shí)刻的波形圖,從圖上可以確定該波的波長(zhǎng)λ、振幅A。

在求解波的周期、波速時(shí)有兩種方法:
(1)傳播的觀點(diǎn)
由波形圖可知,波在△t時(shí)間內(nèi)傳播的距離為(波沿x軸正向傳}(波沿x軸負(fù)向傳播)時(shí),則波速周期
(2)振動(dòng)觀點(diǎn)
在波形圖中取某一質(zhì)點(diǎn),比較該質(zhì)點(diǎn)(如圖中A) 在兩時(shí)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(shí)波向左傳播時(shí),,可求得周期的表達(dá)式,再由可求得波速。在這類(lèi)題目中,同時(shí)應(yīng)注意對(duì)時(shí)間的限制,當(dāng)


振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像相結(jié)合問(wèn)題的解法:


解決兩種圖像相結(jié)合問(wèn)題的基本思路
(1)首先識(shí)別哪一個(gè)是波動(dòng)圖像,哪一個(gè)是振動(dòng)圖像,兩者間的聯(lián)系紐帶是周期與振幅。
(2)然后確定振動(dòng)圖像對(duì)應(yīng)于波動(dòng)圖像中的哪一個(gè)質(zhì)點(diǎn),波動(dòng)圖像對(duì)應(yīng)于振動(dòng)圖像中的哪一個(gè)時(shí)刻。
(3)再?gòu)恼駝?dòng)圖像中找出該質(zhì)點(diǎn)在波動(dòng)圖像中的那一時(shí)刻的振動(dòng)方向,然后再確定波的傳播方向及其他問(wèn)題。


波動(dòng)圖像中多解性問(wèn)題的解法:


波動(dòng)圖像問(wèn)題中的多解性涉及:
(1)波的空間周期性;
(2)波的時(shí)間周期性;
(3)波的雙向性;
(4)波的對(duì)稱性;
(5)介質(zhì)中兩質(zhì)點(diǎn)間的距離與波長(zhǎng)關(guān)系未定;
(6)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)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(diǎn)P(x),如圖所示。P點(diǎn)的振動(dòng)完全重復(fù)波源O點(diǎn)的振動(dòng),只是時(shí)間上比O點(diǎn)要落后出時(shí)間,且在同一列波上,凡坐標(biāo)與P點(diǎn)坐標(biāo)x之差為波長(zhǎng)整數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn),在同一時(shí)刻t的振動(dòng)位移都與坐標(biāo)為x的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移相同,其振動(dòng)速度、加速度也都與坐標(biāo)為x的質(zhì)點(diǎn)相同,或者說(shuō)它們的振動(dòng)“相貌”完全相同。因此在同一列波上,某一振動(dòng)“相貌”勢(shì)必會(huì)不斷地重復(fù)出現(xiàn),這就是機(jī)械波的空間周期性。波的空間周期性說(shuō)明,在同一列波上,相距為波長(zhǎng)整數(shù)倍的多個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況完全相同。

②波的時(shí)間周期性
在x軸上取一給定質(zhì)點(diǎn),在t+kT時(shí)刻的振動(dòng)情況與它在t時(shí)刻的振動(dòng)情況(位移、速度、加速度等)相同。因此在t時(shí)刻的波形,在t+kT時(shí)刻必然多次重復(fù)出現(xiàn),這就是機(jī)械波的時(shí)間周期性。
波的時(shí)間周期性表明,波在傳播過(guò)程中,經(jīng)過(guò)整數(shù)倍周期時(shí),其波形圖線相同。
③波的雙向性
雙向性是指波沿正、負(fù)兩方向傳播時(shí),若沿正、負(fù)兩方向傳播的時(shí)間之和等于周期的整數(shù)倍,則沿正、負(fù)兩方向傳播到那一時(shí)刻的波形圖相同。
④波的對(duì)稱性
波源的振動(dòng),要帶動(dòng)它左、右相鄰質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),波要向左、右兩方向傳播。對(duì)稱性是指波在向左、右同時(shí)傳播時(shí),關(guān)于波源對(duì)稱的左、右兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況完全相同。
⑤介質(zhì)中兩質(zhì)點(diǎn)間的距離與波長(zhǎng)關(guān)系未定
在波的傳播方向上,如果兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離不確定,就會(huì)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(diǎn)的振動(dòng)方向未定
在波的傳播過(guò)程中,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向相聯(lián)系,若某一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向未確定,則波的傳播方向有兩種,這樣會(huì)形成多解。



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