3.2波的描述 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

人教版普通高中物理 选择性必修第一册 3.2波的描述 观察水波，可以看出波在空间、时间上具有周期性，我们能否用图像的方法来描述一列波呢？ 如果能，坐标轴表示的是什么物理量？ 一、波的图像 ①照相法：拍照得到照片，照片记录了各质点在该时刻的具体位置。 1.波的图像的获得方法 建立坐标系，把该时刻各质点的具体位置反映在坐标系中，得到这一时刻波的图像。 ②画图法：如图将某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移矢量的末端用平滑的曲线连接起来，得到这一时刻波的图像。 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表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移。 选取质点振动的某一方向为y轴的正方向，x轴一般取向右为正。 在坐标系中描出一系列点,使各点的横坐标为对应质点的平衡位置 ,纵坐标为该质点位移。 用一条平滑的曲线把描的点连接起来就是该时刻波的图像,也称 波形图或波动图。 画图法步骤 ①如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫做正弦波，也叫简谐波。 2.简谐波的图像 ②介质中有正弦波传播时,介质中的各质点均在做简谐运动。 3. 波的图像与振动图像的意义 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。 波动图像：全体质点在某时刻的“集体照” 振动图像：单个质点在某段时间内的“录像” 波动图像：抓拍的集体舞的照片 振动图像：单人舞的“录像” 注：波动图像是某一时刻介质中全体质点运动情况的“定格”，即某一时刻对所有质点拍下的“集体照”；而振动图像是某段时间对同一质点所录制的“录像”。 振动图象 波动图象 图象 物理意义 横坐标 纵坐标 图象变化 运动特点 表示某质点在各个时刻对平衡位置的位移 表示某时刻各个质点对平衡位置的位移 表示时间 表示各个质点的平衡位置 振动质点对平衡位置的位移 随时间延伸，原有部分不变 质点作简谐运动 整个波形沿波的传播方向随时间平移 同一介质中，波形作匀速直线运动， 各质点作简谐运动 各个质点对平衡位置的位移 4.波动图象与振动图像的比较 1.关于振动图象和波的图象，下列说法中正确的是( 　　 )A．振动图象研究的是一个质点在振动过程中位移随时间的变化，而波的图象研究的是某一时刻在波的传播方向上各个质点在空间的分布B．振动图象的形状不随时间变化，而波的图象的形状随时间而变化C．简谐运动图象和简谐波的图象其形状都是正弦(或余弦)曲线D．振动图象的图线实质是振动质点所经过的路径形状，波的图象其图线实质是某一时刻各个质点的连线形状 针对训练 ABC 补充：波动图上判断振动方向看前一质点（带动法）,振动图上判断振动方向看下一时刻。 AD A 二、波长、频率和波速 1.波长 (1)在波的传播方向上,振动相位总是 的两个相邻质点间的距离，叫作波长，通常用λ表示。 阅读教科书“波长、频率和波速” 标题下的内容,思考后完成下列填空: 振动相位总相同：任意时刻x、v、a总相同，即有关振动的一切物理量总相同。 相同 (3)在纵波中,两个 密部或两个 疏部之间的距离等于波长。 (2)在横波中,两个 波峰或两个 波谷之间的距离等于波长。 相邻 相邻 相邻 相邻 (4)相距λ整数倍的质点振动步调总是相同的； (5)相距λ/2奇数倍的质点振动步调总是相反的。 (1)在波动中,各个质点在波源和邻近质点的带动下做受迫振动,各个质点的振动周期或频率是 的，都等于 的振动周期或频率,这个周期或频率也叫波的周期或频率。 2.波的周期和频率 (2)决定因素:波的周期或频率由 决定。 (3)时空对应:波源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离。 相同 波源 波源 (1)定义:波速是指波在介质中传播的速度。波在均匀介质中匀速传播。 3.波速 (2)决定因素:①机械波的波速是 由本身的性质决定的,不同频率的机械波在相同的介质中传播速度 ,在不同介质中波速一般不同,另外,波速还与 有关。 ②某种机械波从一种介质进入另一介质, 不变,波速改变。 介质 相同 温度 频率 图中实线为t＝0时刻的波形图，虚线为t＝0.1 s时刻的波形图。据此能否判定波的传播方向？ 思考与讨论： 【例1】图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形图。经过0.5 s 后，其波形如图中虚线所示。设该波的周期 T 大于 0.5 s。 （1）如果波是向左传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？ （2）如果波是向右传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？ 分析以下两道题目,归纳形成波的多解的原因。 课堂精练 1.图中的实线是一列简谐波在某一时