波的图象— 刘叔物理

在前面我们学习了简谐振动，简谐运动的图像直观地反映了质点做简谐运动的物理过程，根据图像可以看出质点在任意时刻的位移。

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，虽然这些质点只在平衡位置附近做重复波源的振动。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。

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。

1、用横坐标表示在各质点的平衡位置到原点的距离。

2、用纵坐标表示某时刻各质点对平衡位置的位移。

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。

4、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。

波的图象的物理意义

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。

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。

从波的图象上可获得哪些信息

直接看出的物理量：

1、振幅A：图像的峰值，如上图振幅为5。

2、波长λ：相邻两个波峰或波谷之间的距离。如上图所示波长为4。

3、对应图像某一点的坐标。

间接看出的物理量：

1、可判断质点的位移、速度、加速度的大小和方向。

2、已知波的传播方向可求各个质点的振动方向，反之亦然。

3、经过一段时间后的波形图。

4、质点在一段时间内通过的路程和位移。

波的图象的应用

主要考察波的传播方向、波的图像和质点的振动方向之间的关系。

1、利用波的成因法：前一质点依次带动后一质点振动。

如上图所示，如果已知P点的振动方向向下，则可以判断波向右传播，P’振动方向向下。

2、微平移法：做出经微小时间后的波形，就知道了各质点经过Δt时间达到的位置，运动方向就可确定。

如果已知P点的振动方向向下，则只要把波的图像向右平移才可以使P点的振动方向向下，所以波向右传播。

3、上下坡法：将波的图像视为蜿蜒起伏的“山坡”，沿波的传播方向看， “上坡路段”上的各质点都向下振动，“下坡路段”上的各质点都向上振动．简称“上坡下，下坡上”。

波的图象与振动图象的异同

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。

2、不同点

（1）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。

（2）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。

（3）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。

波的图像和振动图像对比

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