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

第三章 机械波 第二节 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？ 体会课堂探究的乐趣， 汲取新知识的营养， 让我们一起 吧！ 进 走 课 堂 一、波的图像 简谐运动的图像直观地反映了质点做简谐运动的物理过程，根据图像可以看出质点在任意时刻的位移。 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，虽然这些质点只在平衡位置附近做重复波源的振动。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。 如何描述同一时刻各质点的位移？ 我们可以用照象机把波的形状摄下来，就是按下快门瞬间各个质点离开各自平衡位置时的情形。我们就把这些质点连成曲线，就是该时刻的波的图象。 Y 位移 1.用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置 2.用纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移 X 平衡位置 正方向 负方向 3.在XOY坐标平面上画出某时刻各质点偏离平衡位置的位移 Y 位移 X 平衡位置 O 一、波的图象 4.波的图象的画法： 将某时刻各质点偏离平衡位置的位移矢量的末端用光滑的曲线连接起来 Y 位移 X 平衡位置 O ⑴定义：相邻的两个振动情况始终相同的质点间的距离。 ⑵横波中相邻两个波峰（或波谷）之间的距离 纵波中相邻两个密部（或疏部）之间的距离 二、波长λ 波的周期（或频率）等于波源的振动周期（或频率）． 波长、周期（或频率）和波速的关系 三、周期和频率 频率由什么决定？ 答：波源 2.公式 1.定义 单位时间内振动所传播的距离叫做波速 波形（如波峰、波谷；疏部、密部）向前平移的速度就等于波速。 反映振动在介质中传播的快慢程度 3.物理意义 介质 四、波速 波速由什么决定？ 1. 波的传播方向、波的图像和质点的振动方向之间的关系。 ⑴波的成因法 步骤1：明确波的传播方向，确定波源方位； 步骤2：在某质点P靠近波源一方（紧挨着P点）图像上找另外一点P′； 步骤3：若P′在P上方，则P′带动P向上运动；若P′在P下方，则P'带动P向下运动 x/m y/cm 5 -5 0 2 4 6 v ． P ． P′ ． Q′ ． Q 思考：如果已知P点的振动方向向下，判断波的传播方向． 前一质点依次带动后一质点延迟振动 先带后，后跟前,运动状态向后传。 五、波的图象的应用 例1.图示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图试求出波形图上A、B、C、D四个质点的振动方向. Y X O A B C D V V V V 思考：如果这列波是向左传播的，则这四个质点的振动方向又如何？ v 题型1.已知波的传播方向和波形图判断质点的振动方向。 例2.如图所示为一列简谐波在某时刻的波形图，已知图形上某点的振动方向如图所示。试求这列波的传播方向. Y X O V 1.如果这个质点的振动方向向上，则波的传播方向又如何？ 2.如果已知这个质点做减速运动，则波的传播方向又如何？ 题型2. 已知波形和质点的振动方向判断波的传播方向。 v 先找出两点（平衡位置和波峰及波谷特殊点）并确定其运动方向；然后确定经△t时间内这两点所达到的位置；最后按正弦规律画出新的波形。 ⑴ 特殊点法 x/m y/m 0 1 2 3 4 v 画出再经t=T/4时的波形图 ． P ． P′ ． Q ． Q′ 2.求波在任意时刻的波形图 2.求波在任意时刻的波形图 ⑵图象平移法 经过时间 ，波在传播方向移动的距离 ,因此，把图象沿传播方向平移 即得到相对应的图象. x/m y/m 0 1 2 3 4 v 机械波的振动状态和波形以波速匀速传播。 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？ x t 0 都表示质点离开平衡位置的位移 y x 0 表示振幅或波幅 图线形状 相同点 不同点 振动图象 波动图象 纵坐标 纵坐标最大值 研究对象 物理意义 横坐标 图线变化 运动特点 不同时刻的一个质点 某一时刻介质中的各个质点 不同时刻的一个质点偏离平衡位置的位移 某一时刻的各个质点偏离平衡位置的位移 时间的延续,可求周期T 各质点平衡位置离波源的距离,可求波长λ 变加速运动,速度周期性变化 同种均匀介质中匀速运动 x t 0 y x 0 延伸 平移 放录像带 拍集体照