第三章 第2节 波的描述（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理 选择性必修 第一册（人教版2019）

第2节　波的描述 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 知道振动图像与波形图各自的物理意义，并清楚他们之间的联系。 能够由波的图像判断传播方向与质点振动方向的关系，由有关信息画出波的图像。 能够针对不同的图像，进行思考、探究，得到不同图像所蕴含的物理意义，从而达到提升解决问题能力的目的。 养成认真观察、仔细分析问题的学习习惯，能够在日常生活中发现机械波的存在，并能够用所学知识解释与其相关的物理规律。 [对应学生用书P72] 一、波的图像 1．波的图像的画法 2．正弦波(简谐波) (1)概念：波的图像是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波，如图所示。 (2)介质中有正弦波传播时，介质中的质点做简谐运动。 3．振动图像和波的图像 (1)振动图像表示介质中的“某一质点”在“各个时刻”的位移。 (2)波的图像表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移。 二、波长、频率和波速 1．波长λ (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。 (2)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T、频率f (1)周期(频率)：在波动中，各个质点的振动周期(或频率)也叫 作波的周期(或频率)。 (2)周期T和频率f的关系：f＝。 (3)波长与周期的关系：经过一个周期T，振动在介质中传播的距离等于一个波长。 3．波速 (1)定义：机械波在介质中的传播速度。 (2)决定因素：由介质本身的性质决定，在不同的介质中，波速是不同的。 (3)波长、周期、频率和波速的关系：v＝＝λf。 1.(物理与生活)如图所示的是水中激起的水波，观察可以看出传播的波在空间、时间上具有周期性，所以可以用图像来描述这样的一列波。请判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)波的图像反映的是某一时刻介质中各质点的位移情况。(　　√　　) (2)由波的图像可以知道各质点振动的振幅。(　　√　　) (3)在不同时刻，波的图像有可能完全相同。(　　√　　) (4)振动图像的实质是振动质点所经过的路径形状，波的图像的实质是某一时刻各个质点的连线形状。(　　×　　) 2．(教材拓展P68)旁栏：“波的图像是‘照相式’的，而振动图像是‘录像式’的”。其实是说明：波的图像表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移；振动图像表示介质中“某一质点”在“各个时刻”的位移。 3．(教材拓展P69)“思考与讨论” 由图3.24能否判断得出：某时刻，两个相邻的、位移相等的质点间的距离等于波长？ 提示：不一定。只有在波的传播方向上，相邻的位移总是相等的两质点间的距离才等于波长。 [对应学生用书P73] 探究点一___波的图像的理解及应用 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的“集体照”。 (2)简谐波的图像是正(余)弦曲线，介质中的质点做简谐运动。 2．由波的图像获得的三点信息 (1)可以直接看出在某时刻沿传播方向上各个质点的位移。 (2)可以直接看出在波的传播过程中各质点的振幅A及波的波长。 (3)若已知该波的传播方向，可以确定各质点的振动方向；或已知某质点的振动方向，可以确定该波的传播方向。 3．波的图像的周期性 质点振动的位移做周期性变化，即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。 4．波传播方向的双向性 如果只知道波沿x轴传播，则有可能沿x轴正向或x轴负向传播。 【例1】 (多选)如图所示的是一列简谐波在某一时刻的波形图，下列说法正确的是(　　) A．此列波的振幅是0.1 m B．平衡位置在x＝15 cm处的质点此时的位移是0.1 m C．若质点A此时的速度沿y轴正方向，则质点B此时的速度亦沿y轴正方向 D．质点A此时的加速度沿y轴负方向，而质点B、C此时的加速度沿y轴正方向 ACD　解析：从题图波的图像上可以直接读出振幅是0.1 m，平衡位置在x＝15 cm处的质点此时的位移是－0.1 m，A正确，B错误；各质点加速度的方向总是指向平衡位置，D正确；由题图可以判断质点A、B速度方向一致，C正确。 [练1] (多选)如图所示的是一列向右传播的简谐横波在某个时刻的波形图，由图像可知(　　) A．质点b此时位移为零 B．质点b此时向y轴负方向运动 C．质点d的振幅是2 cm D．质点a经过半个周期通过的路程是4 cm，偏离平衡位置的位移是4 cm AC　解析：由图像可知质点b此时位于平衡位置，故其位移为零，A正确；在质点b附近靠近波源一侧的质点b′在x轴上方，可知此刻质点b向y轴正方向运动，B错误；简谐横波在介质中传播时，介质中各质点的振幅都相同，C正确；