(教用word)第3章 2 波的描述-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册(人教版2019)

2　波的描述 核心素养目标 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 知道波长的含义，知道波长、波速、频率三者的关系 1. 理解波的图像，能根据波的图像找出振幅、波长等信息 2．会区分波动图像和振动图像 探究波动问题的多解性 体会波动问题在生活中的应用 一、波的图像 1．图像的建立 如图所示，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，在Oxy平面上，画出各点(x，y)，用平滑的曲线把各点连接起来就得到了波的图像。 2．图像的物理意义 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平衡位置的位移。 3．简谐波 波的图像是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波。简谐波在传播时，介质中各质点在做简谐运动。 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，叫作波长，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，两个相邻密部或两个相邻疏部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相同的，它们都等于波源的振动周期或频率。 (2)决定因素 波的周期或频率由波源的周期或频率决定。 (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一个波长。 (4)周期与频率的关系 周期T与频率f互为倒数，即f＝。 3．波速 (1)定义：波在介质中传播的速度。 (2)公式：v＝＝λf。 (3)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，波速一般不同。 (4)决定波长的因素：波长由波速和频率共同决定。 判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)波的图像也称波形图，简称波形。 (√) (2)波的图像表示某一质点在各个不同时刻的位移。 (×) 提示：波的图像表示某一个时刻各个质点的位移。 (3)从波的图像中能读出质点的振幅和周期。 (×) 提示：图像中没有时间坐标，读不出周期。 (4)在不同时刻波的图像有可能完全相同。 (√) (5)振动在介质中传播一个波长的时间是一个周期。 (√) (6)一列波从一种介质传入另一种介质，它的周期和频率不变。 (√) 　 　　波的图像 机械波是机械振动在介质里的传播过程，从波源开始，随着波的传播，介质中的大量质点先后开始振动起来。虽然这些质点都在平衡位置附近重复波源的振动，但由于它们振动步调不一致，所以在某一时刻介质中各质点对平衡位置的位移各不相同。如图所示，横波的图像可以形象地描述出波的运动情况。 (1)在平面直角坐标系中，要画出波的图像，横、纵坐标应分别表示什么物理量？ 提示：横坐标表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。 (2)波的图像表示了怎样的物理意义？ 提示：波的图像表示介质中各质点在某一时刻偏离平衡位置的位移的空间分布情况。 (3)从波的图像上可获取哪些物理信息？ 提示：振幅、波长、波的传播方向及质点的振动方向等。 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．波的图像的周期性 在波的传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，不同时刻质点的位移不同，则不同时刻波的图像不同。振动质点的位移做周期性变化，则波的图像也做周期性变化。经过一个周期，波的图像复原一次。 3．波的传播方向的双向性 如果只知道波沿x轴传播，则有可能沿x轴正向传播，也可能沿x轴负向传播，具有双向性。 (多选)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某个时刻的波形如图所示，由图像可知(　　) A. 质点b此时位移为0 B. 质点b此时沿－y方向运动 C. 质点d的振幅是2 cm D. 质点d此时沿－y方向运动 ACD　解析：根据波的图像知， 在图示时刻质点b的位移 yb＝0，质点a处于波峰，且ya＝2 cm，则振幅 A＝2 cm，故A、C选项正确；波沿x轴正方向传播，其波形图也就沿x轴正方向匀速平移，则经过一小段时间时，其波形如图中虚线所示，故在图示时刻质点b沿＋y方向运动，而质点d沿－y方向运动，故B选项错误，D选项正确。 对波的图像的三点说明 (1)在某一时刻各质点的位移不同，但各质点的振幅是相同的。 (2)每一质点的振动规