第02讲 波的描述-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教2019选择性必修一）

第02讲 波的描述 ( 目标导航 ) 课程标准 课标解读 1．知道波的图象中横、纵坐标表示的物理量，理解波的图象的物理意义，并能区分波的图象与振动图象． 2．根据某一时刻的波的图象和波的传播方向，能指出图象中各质点在该时刻的振动方向． 3．理解波长、频率和波速的物理意义，能从波的图象中求出波长． 4．掌握波长的概念，能在波的图像中求出波长；掌握波传播的周期的含义，理解周期与质点振动周期的关系，并会应用这一关系进行计算和分析实际问题． 5．决定波的周期的因素，并知道其在波的传播过程中的特点. 1．知道波的图像，知道横、纵坐标各表示什么物理量，知道什么是简谐波． 2．知道什么是波的图像，能在简谐波的图像中读出质点振动的振幅． 3．根据某一时刻的波的图像和波的传播方向，能画出下一时刻和前一时刻的波的图像，并能指出图像中各个质点在该时刻的振动方向． 4．了解波的图像的物理意义，能区别简谐波与简谐运动两者的图像． 5．掌握波在传播过程中的周期性和双向性。 6．理解波长、频率和波速之间的关系，并能进行相关的计算． 7．知道时间Δt前后波形图的确定方法，会画出其波形图． 8．了解波的多解问题，掌握解决多解问题的方法． ( 知识精讲 ) 知识点01 波的图像 1．图像的建立：横坐标x表示在波的传播方向上介质中各质点的平衡位置．纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移． 2．简谐波(正弦波)：如图：波形图线是正弦曲线，叫正弦波，也叫简谐波． 简谐波中的质点都做简谐运动． 3．波的图像信息 (1)确定位移：可以直接看出在该时刻沿传播方向上各质点的位移． (2)确定振幅：介质各点的振幅A是波动图像上纵坐标最大值的绝对值． (3)从图像中可以看出波长． (4)从图像中可以间接地比较各质点在该时刻的振动速度、动能、势能、回复力、加速度等量的大小． (5)如已知波的传播速度，可利用图像所得的相关信息进一步求得各质点振动的周期和频率． (6)若已知波的传播方向，可确定各质点在该时刻的振动方向，并判断位移、加速度、速度、动能的变化。常用方法： ①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”，如图所示。 ②带动法 原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点。 方法：如图所示，在质点P靠近波源一方附近的图象上另找一点P′，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动。 ③微平移法 原理：波向前传播，波形也向前平移。 方法：作出经微小时间Δt后的波形，如图虚线所示，就知道了各质点经过Δt时间到达的位置，此刻质点振动方向也就知道了，图中P点振动方向向下。 ④同侧法：质点的振动方向与波的传播方向在波的图象的同一侧，如图所示，若波向右传播，则P向下运动。 ⑤头头(尾尾)相对法：在波形图的波峰(或波谷)上画出一个箭头表示波的传播方向，并在波峰(或波谷)两边波形上分别画出两个箭头表示质点运动方向。那么这三个箭头总是头头相对，尾尾相对(如图所示)。 【即学即练1】(2020-2021学年河南省实验中学高二(下)期中)在均匀介质中，一列沿x轴正向传播的横波，其波源O在第一个周期内的振动图象，如右图所示，则该波在第一个周期末的波形图是(　　) A． B． C． D． 知识点02 机械波中常用的物理量 1．波长(λ) (1)定义：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离． (2)其他表述： ①波动中，对平衡位置的位移总是相同的两个相邻质点间的距离等于波长． ②在横波中，两个相邻的波峰(或波谷)间的距离等于波长．在纵波中，两个相邻的密部(或疏部)间的距离等于波长． ③经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于波长． 2．周期(T)与频率(f) (1)波的周期(或频率)就等于波源质点振动的周期(或频率)。 (2)物理意义：波的周期(或频率)是反映波变化快慢的物理量，它不能反映波传播的快慢。 ①波的周期由波源决定，与传播介质无关。同一列波在不同介质中传播时能够保持不变的是周期(或频率)。 ②每经历一个周期，各振动质点完成一次全振动，波形图将恢复原状。 3．波速(v) (1)定义：波速是指振动在介质中传播的速度，而不是介质质点的振动速度．从波形上看，波的传播速度即波形的平移速度． (2)关系式：v＝＝λf. 4．决定波长、频率和波速的因素 (1)频率：波的频率由波源振动的频率决定，与介质无关． (2)波速：波速由介质的性质决定，与温度有关，与波源的振动无关． (3)波长：波长由介质和波源共同决定． 【即学即练2】(多选)如图所示是一列简谐波在某一时刻的波形图像，下列说法正确的是(　　) A．质点A、C、E、G、I在振动过程中位移总是相同的 B．质点B、F在振动过程中位移总是相同的 C．质点D、H