高中物理选择性必修一优质课公开课导学案3.3.pdf

3．波的图像

课标要求

1.知道波的图像的物理意义．

2．能运用简谐横波(正弦波)的图像描述横波，解决简单的实际问题．

3．通过对波的图像的意义的了解，培养应用数学工具表达物理关系的能力．

思维导图

必备知识·自主学习——突出基础性素养夯基

一、横波的图像

1．若以横坐标x表示在波的____________上各质点的平衡位置，纵坐标y表示该时刻各

个质点偏离平衡位置的________，规定位移方向________为正值，________为负值，则在xOy

坐标平面上，描出该时刻各质点的位置(x，y)，用平滑曲线把各点连接起来，就得到了这一

时刻横波的图像(如图)．

2．波的图像直观地表示了各振动质点在某一时刻的位置，波的图像有时也称为________，

简称________．波形图是正弦曲线的波，称为________，又叫一维简谐波．

[导学1]

波的图像描述了某一时刻沿波的传播方向上各质点离开平衡位置的位移情况，不表示质

点的运动轨迹．

二、波的图像与振动图像的比较

比较内容振动图像(简谐运动)波的图像(简谐波)

研究对象一个振动质点沿波传播方向上的所有质点

某一质点振动的过程中，各时波传播过程中某一时刻在介质中

研究内容

刻相对于平衡位置的位移各质点相对于平衡位置的位移

图线

物理意义表示一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移

随时间推移，图像________，随时间推移，图像沿传播方向

图线变化

但已有形状不变________

一个完整曲

线占横坐标表示一个________表示一个________

的距离

[导学2]

振动图像描述的是一个质点的位移随时间变化的情况，波的图像描述的是某一时刻沿波

的传播方向上各质点离开平衡位置的位移，也可以说是各质点在空间的分布规律．

关键能力·合作探究——突出综合性素养形成

探究点一波的图像的理解和应用

导学探究

机械波是机械振动在介质里的传播过程，从波源开始，随着波的传播，介质中的大量质

点先后开始振动起来．虽然这些质点都在平衡位置附近重复波源的振动，但由于它们振动步

调不一致，所以在某一时刻介质中各质点对平衡位置的位移各不相同．如图所示横波的图像

可以形象地描述出波的运动情况．

问题：

(1)在平面直角坐标系中，要画出波的图像，横、纵坐标应分别表示什么物理量？

(2)波的图像表示了怎样的物理意义？

(3)从波的图像上可获取哪些物理信息？

归纳总结

1.对波的图像的理解

(1)波的图像是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”．可以将波的图像比喻为某

一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”．

(2)简谐波的图像是正(余)弦曲线，是最简单的一种波，各个质点振动的最大位移都相等，

介质中有正弦波传播时，介质中的质点做简谐运动．

(3)横波的图像形状与波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布相似，波形中的波峰即

为图像中的位移正向的最大值，波谷即为图像中的位移负向的最大值，波形中通过平衡位置

的质点在图像中也恰处于平衡位置．

2．由波的图像获得的三点信息

(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．

(3)若已知该波的传播方向，可以确定各质点的振动方向；或已知某质点的振动方向，可

以确定该波的传播方向．

3．波的图像的画法

(1)特殊点法