第3章 第3节 波的图像（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

第3节　波的图像 核心素养导学 物理观念 (1)认识横波的图像。 (2)学会波的图像的描绘方法。 科学思维 (1)通过“比较法”认识波的图像和振动图像。 (2)学会应用波的图像分析问题。 科学态度与责任 学会应用波的图像分析解决实际问题。 一、横波的图像 1．波的图像的画法 2．正弦波 (1)概念：波的图像是_________，这样的波称为正弦波，也叫简谐波， 如图所示。 (2)介质中有正弦波传播时，介质中的质点在做_____运动。 波动图像和振动图像都是正弦函数，但其横坐标的物理意义不同，注意区分。　　 正弦曲线 简谐 二、波的图像与振动图像的比较 1．物理意义方面的比较 (1)图像研究内容不同，波的图像对应某一时刻在介质中________相对于平衡位置的位移，振动图像对应__________各时刻相对于平衡位置的位移。 (2)图像形状______，都是正弦(或余弦)曲线。 (3)横坐标、纵坐标表示的物理量______。 (4)波的图像能直观地确定______，振动图像能直观地确定______。 2．能量变化的区别 (1)振动图像能表示出一个质点动能和势能的__________且转化过程中机械能守恒。 (2)波的图像不同质点的动能和势能之和_____，表示能量最大或最小位置发生移动，能量由波源_________。 各质点 某一质点 相同 不同 波长 周期 相互转化 不同 向外传播 4 2．一列波的图像如图甲所示，其中某一点的振动图像如图乙所示。 (1)如何区分波的图像与振动图像。 (2)两种图像纵坐标的最大值相同吗？ 提示：(1)最简单的方法是看横坐标，振动图像的横坐标是时间t，波的图像的横坐标是传播距离x。 (2)相同，都等于振幅。 新知学习(一)|波的图像的理解和应用 [任务驱动] 一列沿x轴正方向传播的横波在某一时刻的波的图像如图所示， 已知波的传播速度是16 m/s。 (1)这列波中质点振动的振幅是多少？ (2)画出再经过0.125 s时的波的图像。 提示：(1)由题图可以看出，质点振动的最大位移是10 cm， 因此质点振动的振幅是10 cm。 (2)经过0.125 s，波沿x轴正方向移动的距离为Δx＝vΔt＝16×0.125 m＝2 m，所以经过0.125 s后的波的图像如图中的虚线所示。　　　　 [重点释解] 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，即振幅相等，振动的能量相同。 (3)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，则不同时刻波的图像不同。质点的振动位移做周期性变化，则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)波的传播方向的双向性 如果只知道波沿x轴传播，则有可能沿x轴正向传播，也有可能沿x轴负向传播，具有双向性。 [典例体验] [典例]　一列沿x轴正方向传播的简谐横波，传播速度v＝10 m/s，t＝0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，下列图形中哪个是t＝0.6 s时的波形 (　 ) [答案]　B /方法技巧/ 波长的三种确定方法 (1)根据定义确定： ①在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离等于一个波长。 ②波在一个周期内传播的距离等于一个波长。 (2)根据波的图像确定： ①在波的图像上，振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长。 ②在波的图像上，运动状态(速度)总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长。 ③在波的图像上，两个相邻波峰(或波谷)间的距离为一个波长。 (3)根据公式λ＝vT来确定。 [针对训练] 1．如图是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知图中b位置的质 点起振时间比a位置的质点晚0.5 s，b和c之间的距离是5 m，则 此列波的波长和频率分别为 (　 ) A．5 m,1 Hz B．10 m,2 Hz C．5 m,2 Hz D．10 m,1 Hz 答案：A　 2．周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图像如图所示，此时质点P沿y轴负方向运动，则该波(　 ) A．沿x轴正方向传播，波速v＝20 m/s B．沿x轴正方向传播，波速v＝10 m/s C．沿x轴负方向传播，波速v＝20 m/s D．沿x轴负方向传播，波速v＝10 m/s 答案：B 新知学习(二)|振动图像与波动图像的对比应用 [重点释解] 特点 振动图像 波的图像 相同点 图线形状 正(余)弦曲线 正(余)弦曲线 纵坐标y 不同时刻某一质点的位移 某一时刻介质中各个质点的位移 纵坐标最大值 振