第三章 第2节 机械波的描述-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册创新导学案课件PPT（粤教版2019）

机械波 第三章　 第二节　 机械波的描述 1．知道机械波的图像中横、纵坐标表示的物理量，理解机械波的图像的物理意义.2.知道机械波的图像与振动图像的区别与联系.3.理解波长、频率和波速的概念及关系，并能进行相关的计算． 课前自主学习 简谐运动 基本 简单 平衡位置 位移 这一时刻 正向最大位移 反向最大位移 各个时刻 某一时刻 相邻质点 λ 相邻波峰 相邻波谷 相邻最密部 相邻最疏部 相同 波源 一个波长 λf 介质的性质 同样的条件 × √ √ × √ × × 提示：振动图像的横坐标是时间，波的图像的横坐标是在波的传播方向上各质点的平衡位置． 提示 课堂探究评价 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”． 课堂任务 　机械波的图像 　 活动1：图甲是根据一张绳上横波的照片画出的图，记录了绳上各质点在该时刻的具体位置．为了定量研究，我们尝试用图像的方法来描述这列波，能否用x­t图像来描述呢？ 提示：过去我们研究的是单个质点的运动情况，用x­t图像可以很方便地描述单个质点在任意时刻的位移．而波却是很多质点的运动，在同一时刻各个质点的位移都不尽相同，不方便用x­t图像来描述． 活动2：为了用图像的方法来描述这列波，建立图乙直角坐标系，那么图像中应反映什么信息？ 提示：该时刻绳上各质点的具体位置． 提示 活动3：图乙直角坐标系中坐标轴表示的应该是什么物理量？ 提示：横坐标x表示在波的传播方向上绳中各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻绳中各质点偏离平衡位置的位移． 活动4：请在图乙直角坐标系中用图像的方法来描述图甲时刻绳上的横波． 提示：把平衡时位于x1，x2，x3，…的质点的位移y1，y2，y3，…画在Oxy坐标平面内，得到一系列坐标为(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，…的点，这些点的集合就是这一时刻波的图像，如图所示． 提示 1．对波的图像的理解 (1)波的图像描述了某一时刻介质中各个质点偏离平衡位置的位移的情况．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． 2．简谐波的图像的周期性 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，所以不同时刻波的图像不同．由于质点的振动位移随时间做周期性变化，所以简谐波的图像也随时间做周期性变化，经过一个周期，波的图像复原一次． 答案 (1)沿波的传播方向上各质点振动的振幅和周期有何特点？ 提示：各质点振动的振幅和周期均相同，等于波源的振幅和周期． (2)由各质点的位移情况可推知什么？ 提示：因为每个质点都在振动，故知道质点的位移情况就可以知道其回复力、加速度、运动方向以及能量等相关物理量． 提示 规范解答 质点振动方向与波传播方向的关系 已知质点的运动方向来判断波的传播方向或已知波的传播方向来判断质点的运动方向时，依据的基本规律是横波的形成与传播的特点，常用方法有： (1)质点带动法 质点带动法是判断质点的振动方向的最直接的方法．波形成的过程中，靠近波源的质点带动离波源较远的质点振动，后振动的质点总是重复相邻的先振动的质点的运动．故在波形图上靠近波源的一侧临近的位置找一点(P′)，若这点在所研究点上方则研究点(P)向上运动，反之研究点向下运动，如图所示． (2)微平移法 波向前传播，波形也向前平移．作出经微小时间Δt后的波形，就知道了各质点经过Δt时间到达的位置，运动方向也就知道了，如图所示． (3)上下坡法 如图所示，沿波的传播方向看，“上坡”的质点向下振动，如D、E、F；“下坡”的质点向上振动，如A、B、C. (4)同侧法 如图所示，质点的振动方向与波的传播方向在波的图像的同一侧． [变式训练1－1]　一列简谐横波沿x轴负方向传播，图甲是t＝1 s时的波形图，图乙是波的某振动质点位移随时间变化的振动图像(两图用同一时间起点)，则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图像(　　) A．x＝0处的质点 B．x＝1 m处的质点 C．x＝2 m处的质点 D．x＝3 m处的质点 解析　当t＝1 s时，由图乙振动图像可知，此质点在平衡位置，沿y轴负方向运动，由图甲波的图像及波沿x轴负方向传播，可判断出x＝0处的质点处在平衡位置且正沿y轴负方向运动，所以A正确；同理可知B、C、D错误． 答案 解析 [变式训练1－2]　(多选)如图所示为一列简谐波在某一时刻的波形图，此时刻质点F的振动方向如图所示．则(　　) A．该波向右传播 B．质点B和D的运动方向相同 C．质点C比质点B先回到平衡位置 D．此时质点F和H的加速度