3.2 波的描述【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第一册）

3.2 波的描述 课程标准 课标解读 1．能够通过描点的方法作出波的图像，理解波的图像的物理意义。 2．从波的图象中会求机械波的相关物理量。 3．明确振动图象与波动图形的区别。 4．掌握波的时间周期性和空间周期性的特点。 5．知道什么是波长、频率和波速，理解波长、频率和波速的关系，了解决定波长、频率和波速的因素。 1.能用s＝vt处理波的传播问题. 2.理解振动图像和波的图像的特点，会根据振动图像和波的图像提供的相关信息分析有关问题. 3.知道波的图像中，质点的振动方向与波的传播方向互相判断的方法. 4.理解波的周期性和双向性特点． 知识点01 波的图像 表示在波的传播方向上，媒质中大量质点在同一时刻相对平衡位置的位移的曲线。 1．对于简谐波来说，波的图象是按正弦曲线变化的。 2．波的图像描述的是某一时刻介质中各个质点偏离各自平衡位置的位移，由波形图还可以知道波长和振幅。 【即学即练1】如图所示为某一时刻简谐横波的图象，波的传播方向沿x轴正方向，下列说法中正确的是(　　) A． 此时刻B、E两点速度为零 B． 此时刻D质点正向y轴负方向运动 C． 此时刻质点C、F的加速度、速度都为零 D． 此时刻质点B、E的速度相同 【答案】B 【解析】根据图象可知，该时刻B、E两点正处于平衡位置，其速度最大，A错误；波的传播方向沿x轴正方向，该时刻质点D正向y轴负方向运动，B正确；C、F两点处于位 移最大处，根据简谐运动的特征知，两点的加速度最大，速度为零，C错误；波的传播方向沿x轴正方向，由波形平移法得知，此时刻B点的速度方向向上，E点的速度方向向下，速度大小相等，D错误． 知识点02 波长、频率和波速 1．波长λ、频率f和波速v的关系 (1)公式：v＝λf＝. (2)说明：①波速v由介质决定； ②频率f由波源决定； ③一列横波由A介质进入B介质时，f不变，v发生变化，导致波长λ发生变化． 2．机械波在同一均匀介质中匀速传播，波的传播距离s与波速v之间的关系为s＝vt. 3．波的传播方向和质点振动方向互相判断的方法有带动法和微平移法． 4．波的周期性是指波在空间上的周期性和时间上的周期性. 【即学即练2】平静湖面传播着一列水面波，在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下运动30次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰．这列水面波(　　) A． 频率是30 Hz B． 波长是3 m C． 波速是1 m/s D． 周期是0.1 s 【答案】C 【解析】由题意知T＝ s＝2 s，f＝＝0.5 Hz，A、D错误；λ＝3 m，则λ＝2 m，B错误；v＝＝ m/s＝1 m/s，所以C正确． 考法01 波的图像和振动图像的综合问题 若问题中同时出现波的图像和振动图像，除了要深刻理解它们各自的特点外，还应注意以下几方面： (1)波的图像与振动图像外形上很相似，辨别它们时要看图像的横坐标是时间t还是位移x. (2)简谐波中的所有质点都做简谐运动，它们的振幅、周期均相同． (3)求解两种图像结合问题的技巧是要从一种图像中找到某一质点的振动信息，再根据该质点的振动信息、题设条件和相应的物理规律推知另一种图像及相关情况． 【典例1】一质点做简谐运动．质点的位移随时间变化的规律如图所示，则从图中可以看出(　　) A． 质点做简谐运动的周期为5 s B． 质点做简谐运动的振幅为4 cm C． t＝3 s时，质点的速度为零 D． t＝3 s时，质点沿y轴正向运动 【答案】D 【解析】由图知，该质点的周期为4 s，该质点的振幅为2 cm，故A、B错误；t＝3 s时，质点处于平衡位置，加速度为零，速度最大，故C错误；根据图象可知，t＝3 s时，质点处于平衡位置，下个时刻位移为正，则质点沿y轴正向运动，故D正确． 考法02 波的传播方向和质点振动方向的关系 已知质点的运动方向，判断波的传播方向或与之相反的问题，其判断的基本规律是横波的形成与传播的特点，常用以下两种方法进行分析： (1)带动法：先振动的质点带动邻近的后振动的质点，在质点a靠近振源一方附近的图像上另找一点a′点．若a′点在a点上方，则a向上运动，若a′点在a点下方，则a向下运动(如图所示)．反之，可由质点振动方向判断波的传播方向． 　　 (2)微平移法：若假设波沿某方向传播，将图像沿波的传播方向移动一段距离Δx(Δx<)，然后观察题中所述质点位置变化是否符合实际振动情况，从而确定波的传播方向．反之，可由质点振动方向判断波的传播方向． 【典例2】某横波在介质中沿x轴传播，图甲为t＝0.75 s时的波形图，图乙为P点的振动图象．那么下列说法正确的是(　　) A． 质点L与质点N的运动方向总相同 B． 该波沿x轴正方