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

3.2 波的描述 从简谐运动图象可以求哪些物理量? t/s x/m 5 -5 0 ⑴直接描述量： ①振幅A ②周期T ③任意时刻的位移x ⑵间接描述量 ①频率:f = 1/T ②速度系列：动能 ③位移系列：回复力、加速度、势能 问题：机械波中各个质点在同一时刻相对平衡位置的位移相同吗？如何进行描述？ 一、波的图象 用照象机把波的形状拍摄下来，就是按下快门瞬间各个质点离开平衡位置时的情形。 把这些质点连成曲线，就是该时刻的波的图象。 Y 位移 1.横坐标表示各质点的平衡位置。 2.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 一、波的图象 3.波的图象是在波的传播方向上，介质中各质点在某一时刻形成的波形图。简称波形。 Y 位移 X 平衡位置 O 4．简谐波 （1）简谐运动在介质中传播形成简谐波 （2）简谐波的图象是正弦曲线（或余弦曲线） y/cm x/cm 0 一、波的图象 时刻t的波形 时刻t+Δt的波形 1.从波的图象可以知道振幅 2.从波的图象可以知道该时刻各个质点的位移 3.借助图象还可以说明各个质点的速度、加速度 二、波的图象的应用 4.介质中质点的振动方向与波的传播方向的关系 x /cm y /cm v A B C D 同侧法 二、波的图象的应用 【例】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 v ⑴ 特殊点法： 先找出两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 画出再经t=T/4时的波形图 ． P ． P′ ． Q ． Q′ 5.画出波在任意时刻的波形图 二、波的图象的应用 二、波的图象的应用 5.画出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 1.在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，叫做波长，通常用λ表示。 三、波长 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．对波长的理解： (1)波长在数值上等于一个周期内振动在介质中传播的距离。 三、波长 2．对波长的理解： (2)相距λ整数倍的质点振动步调总是相同的； 相距λ/2奇数倍的质点振动步调总是相反的。 三、波长 四、周期和频率 1.定义：波上各个质点的振动周期(频率)都等于波源的周期(频率)，这个周期(频率)也叫做波的周期或频率。 2.决定因素：波的周期或频率由波源决定，与介质无关。 五、波速 1．定义：波在介质中传播的距离跟所用时间的比值叫做波速。 2．物理意义:描述振动或波形在介质中传播的快慢。 3．波长、频率和波速之间的关系: v＝ ， v ＝λf 例:图甲为一列简谐横波在某一时刻波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图象。从该时刻起（　　） A．经过0.35s时，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离 B．经过0.25s时，质点Q的加速度大于质点P的加速度 C．经过0.15s，波沿x轴的正方向传播了3m D．经过0.1s时，质点Q的运动方向沿y轴正方向 AC 形象记忆 图线变化 物理意义 y/m x/m 图像 研究内容 研究对象 波的图象 振动图象 质点位移随时间的变化规律 某时刻所有质点空间分布规律 多个质点在同一时刻的位移 同一质点在不同时刻的位移 随时间推移图象延伸，但已有的图象形状不变 随时间推移图象沿传播方向平移 比喻为一个质点的“录象带” 比喻为无数质点某一时刻拍摄的“集体照片” “特写镜头” 振幅、周期、不同时刻的位移 振幅、波长、此时各质点位移 某一质点（不同时刻） 多个质点（同一时刻） 横坐标 表示时间 表示平衡位置 直接获得量 t/s T x/m λ $