内容正文:
第三章 机械波
课时2 波的描述
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第三章 机械波
5A新学案 物理 · 选择性必修第一册
必备知识·记忆理解
平衡位置
平滑的曲线
平衡位置
正弦曲线
正弦波
简谐运动
振动相位
相邻
相邻波峰
相邻波谷
相邻疏部
相邻密部
相同的
波源
波源
一个波长
倒数
传播
匀速
s=vt
介质
不同
波速
频率
A
C
关键能力·分析应用
ABD
A
C
C
AD
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第三章 机械波
5A新学案 物理 · 选择性必修第一册
核心目标
1.能用描点法作波的图像,理解波的图像的物理意义.能判定波的传播方向与质点振动方向.
2.理解波长、频率和波速的物理意义及其关系,并会应用这一关系式进行计算和分析问题.
要点笔记
要点1 波的图像
1.图像的建立
如图所示,横坐标x对应在波的传播方向上各质点的____________,纵坐标y对应某一时刻各质点偏离平衡位置的位移,在xOy平面上,画出各点(x,y),用______________把各点连接起来就得到了波的图像.
2.图像描述的内容
波的图像描述的是某一时刻,沿波的传播方向的各个质点离开____________的位移.
3.简谐波
波形图像是____________,这样的波叫作_________,也称为简谐波.简谐波在传播时,介质中各质点在做____________.
要点2 波长、频率和波速
1.波长
(1) 定义
在波的传播方向上,____________总是相同的两个______质点间的距离,通常用λ表示.
(2) 特征
在横波中,两个____________或两个____________之间的距离等于波长.在纵波中,两个____________或两个____________之间的距离等于波长.
2.周期、频率
(1) 规律
在波动中,各个质点的振动周期或频率是_________,都等于______的振动周期或频率.
(2) 决定因素
波的周期或频率由______的周期或频率决定.
(3) 时空的对应性
在一个周期的时间内,振动在介质中传播的距离等于____________.
(4) 周期与频率关系
周期T与频率f互为______,即f=eq \f(1,T).
3.波速
(1) 定义:波速是指波在介质中______的速度.机械波在同一均匀介质中______传播,波的传播距离s与波速v之间的关系为____________.
(2) 公式:v=eq \f(λ,T)=______.
(3) 决定因素
机械波在介质中的传播速度由______本身的性质决定,在不同的介质中,波速一般______,与波的频率、波长等无关.
(4) 决定波长的因素:波长由______和______共同决定.
λf
基础内化
1.(2022·江苏如皋调研)一列声波从空气传入水中时,波长( )
A.变长
B.变短
C.不变
D.无法确定
解析:一列声波从空气中传入水中时,波速变大,根据v=λf,且f不变,则可知波长一定会变长,故A正确.
2.(2022·广东普通高中期末)在静止的湖面上小明和小刚分别划着两艘小船,有一列水波从小明的船传向小刚的船,两人停止划船两船均上下浮动,某时刻形成如图所示波形图,两船分别位于波峰P点和波谷Q点,P点船最快经5s到波谷,则( )
A.这列波是纵波
B.这列波的波长为30 m
C.这列波的波速为6 m/s
D.两船不可能同时位于平衡位置
解析:上下振动,水平传播,该波为横波,A错误;波的波长为60 m,B错误;周期为T=2×5 s=10 s,波速为v=eq \f(λ,T)=eq \f(60,10) m/s=6 m/s,C正确;从该时刻起,再经过eq \f(T,4)两船同时到达平衡位置,D错误.
分类悟法
考向1 波的图像的理解
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(即振幅)都相等.
(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,波形中的波峰即图像中的位移正向的最大值,波谷即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A及波长λ.
(3) 若已知该波的传播方向,可以确定各质点的振动方向;或已知某质点的振动方向,可以确定该波的传播方向.
3.波的周期性是指波在