3.2 波的描述（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第一册（人教版）

第2节　波的描述 新课程标准 学业质量目标 1.理解波的图像的意义和应用，能区别振动图像和波动图像。 2．知道波的特征，掌握波长、波速和频率的关系，会运用公式v＝λf解答问题。 1.知道波传播的频率，理解波传播的周期(频率)与质点振动周期(频率)的关系。(物理观念) 2．能够由波的图像判断传播方向与质点振动方向的关系，由有关信息画出波的图像。(科学思维) 授课提示：对应学生用书第58页 [知识梳理] 一、波的图像 1．波的图像的做法 (1)建立坐标系：以横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。 (2)选取正方向：规定位移的方向向上为正，向下为负。 (3)描点：把该时刻各质点的位置画在坐标系里。 (4)连线：用平滑曲线将各点连接起来就得到了这一时刻横波的图像。 2．简谐波：如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波。 二、波长、频率和波速 1．波长 (1)定义：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，通常用λ表示。 (2)特征：在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。在纵波中，两个相邻疏部或两个相邻密部之间的距离等于波长。 2．周期、频率 (1)定义：在波动中，各个质点的振动周期或频率是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率，这个周期或频率叫作波的周期或频率。 (2)时空的对应性：经过一个周期T，振动在介质中传播的距离等于一个波长λ。 3．波速 (1)定义：波速是指波在介质中传播的速度。 (2)公式：v＝＝λf。 (3)波速决定因素：机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，在不同的介质中，波速是不同的。 [自主评价] 1．判断正误 (1)波的图像描述了某一时刻各质点离开平衡位置的位移情况。(√) (2)简谐波中各质点做的是简谐运动。(√) (3)波的图像是质点的运动的轨迹。(×) (4)可以根据波的传播方向确定各质点某时刻的运动方向。(√) 2．情景思考 (1)波在一个周期内传播的距离是一个波长，那么在一个周期内质点通过的路程是否为一个波长？为什么？ 提示：不是。因为波在传播时，介质中的质点都在平衡位置附近振动，不随波的传播而迁移，一个周期内质点通过的路程为振幅的四倍，而不是一个波长。 (2)机械波的传播速度取决于什么？不同频率的横波在同一种介质中的传播速度是否相同？ 提示：机械波的传播速度取决于介质，同一种介质中频率不同的机械波传播速度相同。 授课提示：对应学生用书第59页 要点一　对波的图像的理解及应用 　如图所示是横波的演示仪，图中是机械波向右传播时某时刻各质点的位置。若以第一个质点所在平衡位置为坐标原点、以各质点所在的平衡位置为x轴，并取向右为正方向，质点振动的方向为y轴，并取向上为正方向，建立坐标系，并把各质点用平滑的曲线连接起来，这就是波的图像。 (1)试画出这个图像，并说明某个质点的横、纵坐标及整条图线表示什么意义？ 提示：画出的图像如图所示，横坐标表示质点的平衡位置，纵坐标表示该时刻离开平衡位置的位移，图像表示该时刻各质点离开平衡位置的位移。 (2)图像中能直接获取哪些信息？ 提示：振幅A、波长λ、各个质点的位置坐标(x，y)。 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；若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 先找出两点(平衡位置和波峰及波谷等特殊点)并确定其运动方向；然后确定经Δt时间内这两点所达到的位置；最后按正弦规律画出新的波形。该法适用于Δt＝n(n＝1,2,3，…)的情况。 (2)波形平移法 在已知波的传播速度的情况下，由Δx＝vΔt可得经Δt时间后波向前移动的距离Δx，把图像沿传播方向平移Δx即得到相对应的图像。 角度1　图像信息的应用 　(多选)如图所示为一列向右传播的简谐横波在某个时刻的波形。由图像可知(　　) A．质点b此时位移为零 B．质点b此时向－y方向运动 C．质点d的振幅是2 cm D．质点a再经过通过的路程是4 cm，偏离平