3.2 波的描述-2021-2022学年高二物理教学一体案（人教版2019选择性必修第一册）

§3-2 波的描述 一、学习目标 1.理解波的图像的物理意义. 2.理解波的图像和振动图像的区别. 3.掌握波长、频率和波速的关系，并会进行有关计算． 二、学习过程 【知识点1】波的图像 1．波的图像的画法 (1)建立坐标系，描点 用横坐标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．得到一系列坐标为(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，…的点． (2)连线 用一条平滑的曲线把各点连接起来就是这一时刻波的图像，有时也称波形图. 2．正弦波(简谐波) (1)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． (2)简谐波中各质点的振动是简谐运动． 3．波形图与振动图像 (1)波形图表示介质中的“各个质点”在某一时刻的位移． (2)振动图像表示介质中“某一质点”在各个时刻的位移． 例题1、如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某个时刻的波形图，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4 cm D．质点a再经过通过的路程是4 cm，偏离平衡位置的位移大小是4 cm 【知识点2】质点振动方向与波传播方向的关系 1．带动法：后面质点依次重复前面质点的振动． 2．上下坡法：沿波的传播方向看，“上坡”的点向下运动，“下坡”的点向上运动，简称“上坡下，下坡上”(如图3所示)． 3．同侧法：在波的图像上的某一点，沿y轴方向画出一个箭头表示质点运动方向，并设想在同一点沿x轴方向画一个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧(如图4所示)． 4．微平移法：如图5所示，实线为t时刻的波形图，作出微小时间Δt后的波形如虚线所示，由图可见t时刻的质点P1(P2)经Δt后运动到P1′(P2′)处，这样就可以判断质点的运动方向了． 例题2、（多选）如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中处的质点以此时刻为计时起点的振动图象，质点的平衡位置位于下列说法正确的是  A. 在时间内，质点向右移动了 B. 时，处的质点到达波谷位置 C. 这列波沿轴正方向传播 D. 时，质点的加速度大于质点的加速度 【知识点3】波长、频率和波速 1．波长λ (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． (2)特征 ①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． ②在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长． 2．周期T、频率f (1)周期(频率)：在波动中，各个质点的振动周期(或频率)叫作波的周期(或频率)． (2)周期T和频率f的关系：f＝. (3)波长与周期的关系：经过一个周期T，振动在介质中传播的距离等于一个波长． 3．波速 (1)定义：机械波在介质中的传播速度． (2)决定因素：由介质本身的性质决定，在不同的介质中，波速是不同(选填“相同”或“不同”)的． (3)波长、周期、频率和波速的关系：v＝＝λf. 例题3、如图所示分别为一列横波在某一时刻的图像和在处的质点从该时刻开始计时的振动图像，则这列波 A. 沿轴的正方向传播 B. 波速为 C. 该质点振动周期为 D. 再过，处的质点在平衡位置且向上运动   例题4、（多选）一列简谐横波在某时刻的波形如图中实线所示，经后波形如图中虚线所示，则 A. 该波的最小波速为 B. 该波的周期可能为 C. 该波的周期不可能小于 D. 若波速为，波一定向轴负方向传播 例题5、（多选）一列简谐横波沿轴传播，如图所示，实线为时的波形图，虚线为时的波形图。以下关于平衡位置在处质点的振动图像，可能正确的是 A. B. C. D. §3-2 波的描述 作业 班级： 学号： 姓名： 一、选择题 1．一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波形如图甲所示，图乙是位于的质点此后的振动图像，是位于处的质点。则下列说法正确的是    A. 波沿轴正方向传播，波源的起振方向向下 B. 在时，质点开始振动 C. 在时，质点的位置坐标为 D. 在时间内，质点的速度在增大，加速度在增大  2．如图所示，图为一列简谐横波在时刻的波形图，是平衡位置为处的质点，图为质点的振动图像，则下列说法正确的是  A. 该波的周期是 B. 该波沿轴的正方向传播 C. 该波的传播速度为 D. 时，质点的速度方向向下 3．一列简谐波沿轴传播，时刻的波形图如图中实线所示，时的波形如图中虚线所示，则下列判断正确的是 A. 该列波的起振方向向上 B. 该列波一定沿轴向右传播 C. 此列波的最小波速为 D. 处的质点经通过的路程可能为 4．如图所示，一列简谐横波沿轴传播，实线和虚线分别为时刻和时刻的波形图，其中，、分别是平衡位置为和的两质点。图为质点的振动图像，下列说法