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2节 波的描述 第三章 机械波 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？ 我们可以用照相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。 一、波的图像 思考与讨论： (1)你认为横轴x、纵轴y应表示什么物理量？ (2)每一质点坐标(x、y) 的物理意义？ Y 位移 （一）波的图象表示法 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 O 一、波的图像 5.简谐波：如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波。 （1）简谐运动在介质中传播形成简谐波. （2）简谐波是一种最基本、最简单的波. 3.图像的物理意义：波的图像表示某一时刻各个质点相对平衡位置的位移。 波的图像是在波的传播方向上介质中各振动质点的连线在某一时刻的波形． 4.波的图象也称波形图或波形曲线． 一、波的图像 波源和传播方向具有不确定性，若已知波的传播方向，如何判断质点的振动方向？或已知质点的振动方向，如何判断波的传播方向呢？ x y 0 波源 v x y 0 波源 v 传播方向与x轴的方向相反 传播方向与x轴的方向相同 思考： 8.波的图象的基本应用： 一、波的图像 应用一：波的传播方向、质点的振动方向以及波形图三者知其二，而求其一。 方法：反向描波形法 Y X O 波的传播方向 操作：逆着波传播的方向，用笔描波形，笔尖的走向即为该质点的振动方向。 例1．如图所示为某一时刻某简谐波的图像，波的传播方向沿x轴正方向，下列说法正确的是（　　） A．质点a的振幅比b的大 B．该时刻质点b、e的速度相同 C．该时刻质点c、d的加速度为零 D．该时刻质点d正在向下运动 D 课堂练习 例2：图是一列波的图像。（1）如果波沿着 x 轴的正方向传播，K、L、M 三个质点，哪一个最先回到平衡位置？ （2）如果波沿着 x 轴的负方向传播，K、L、M 三个质点，哪一个最先回到平衡位置？ 解：（1）如果波沿着x 轴的正方向传播，K点最先回到平衡位置。 （2）如果波沿着x轴的负方向传播M点最先回到平衡位置 8.波的图象的基本应用： 一、波的图像 应用二： 求波在任意时刻的波形图 （1）描点法： 操作：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。 x/m y/m 0 1 2 3 4 v 画出经t=T/4后的波形图 ． P ． P′ ． Q ． Q′ 8.波的图象的基本应用： 一、波的图像 应用二： 求波在任意时刻的波形图 (2)平移法: 操作：经过时间 ∆t，波在传播方向上移动的距离∆x,把图象沿传播方向平移∆x=v∆t即得到相对应的图象． O y x 波的传播方向 从波的图象上可获得的信息： A y /m x /m 1 2 3 4 5 6 7 8 0 B 0.10 A v 1.质点的位移； 2.各个质点的振幅A ; 3.能根据波的传播方向判断各个质点在该时刻的运动方向、加速度方向及其变化情况； 4.可以画出另一时刻的波形图。 二、波的图像的应用 12 我们在学习简谐运动时，除了用图像来描述它以外，还学习了用振幅、周期和频率这些物理量来描述简谐运动，那么对于机械波的描述，我们是否也可以用某些物理量来描述它呢？ 思考与讨论： 新课讲授 1.定义: 在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫做波的波长。 想一想，为什么要强调“相邻”两个字？ 三、波长（λ） 在横波中，两个相邻的波峰(或波谷)之间的距离等于波长。 在纵波中，两个相邻的密部 (或疏部)之间的距离等于波长。 14 2.观察与思考：在波动中，相隔等于波长的两个点的振动特点？ （1）对平衡位置的位移的大小和方向总保持相同． （2）速度大小和方向总保持相同. （3）振动步调总保持相同. 拓展：相隔λ/2的奇数倍两个质点的步调总是相反 三、波长（λ） 3.知识与规律： （1）同相点: 相距为整数个波长(nλ)的两质点的振动完全相同,称同相点。 （2）反相点: 相距为半波长的奇数倍 (2n+1)λ/2的两质点的振动完全相反，称反相点。 三、波长（λ） 四、波长、频率和波速 思考与讨论： 1.在振源 P0完成一次全振动的时间里,波是否也完成了一次周期性的波动? 2.每个质点是否都在做受迫振动？如果都在做受迫振动，那么每个质点的振动周期与波源振动的关系是怎样的？ 3.由振源 P0 发出的振动，经过一个周期 T，振动在介质中