第3章 第2节 波的描述（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（人教版2019，江苏专用）

第2节　波的描述 核心素养导学 物理观念 (1)知道波的图像以及图像的纵坐标、横坐标各表示的物理量，能说出图像中蕴含的信息 (2)理解波长、频率和波速的意义及其定量关系。。 科学思维 (1)学会应用比较法区分振动图像和波动图像。 (2)应用波长、频率和波速的关系解决波传播中的问题。 (3)能判断波的传播方向和质点的振动方向。 科学态度与责任 正确认识科学的本质，具有学习和研究物理的好奇心和求知欲。 一、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、波长、频率和波速 1．波长 (1)定义：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个______质点间的距离，通常用__表示。 (2)特征：在横波中，两个相邻______或两个相邻______之间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻_______或两个相邻_______之间的距离等于波长。 2．周期和频率 各个质点的振动周期或频率是相同的，等于波源的振动周期或频率。 相邻 波峰 波谷 密部 疏部 λ 介质 1．一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，振动图像是时间t，波的图像是传播距离x。 (2)相同，都等于振幅。 2．一列简谐横波在某一时刻的波形图如图所示，由该图像可知该波的振幅为__ cm，波长为____ m；若该波波源的振动周期为T＝0.2 s，则该波的频率为f＝___ Hz，波速为v＝____ m/s。 5 4 5 20 新知学习(一)|波的图像的理解和应用 [重点释解] 1．由波的图像获得的三点信息 (1)可以直接看出在该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。 (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。 2．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。 3．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，也可能沿x轴负向传播，具有双向性。 [典例体验] [典例]　一列简谐横波某时刻的波形图如图所示。此后K质 点比L质点先回到平衡位置。下列判断正确的是 (　 ) A．该简谐横波沿x轴负方向传播 B．此时K质点沿y轴正方向运动 C．此时K质点的速度比L质点的小 D．此时K质点的加速度比L质点的小 [解析]　由题知K质点比L质点先回到平衡位置，则此时K质点应沿y轴负方向运动，再根据“上、下坡”法可知，该波应沿x轴正方向传播，A、B错误；L质点在波谷处，则L质点的速度为0，故此时K质点的速度比L质点的大，C错误；由于质点在竖直方向做机械振动，根据F＝－ky＝ma，结合波动图像可看出yL＞yK，则此时K质点的加速度比L质点的小，D正确。 [答案]　D [拓展]　对应[典例]的情境，图中M点和K点从图中时刻开始计时，其振动图像为 (　 ) A．①③　　B．②③　　C．①④　　D．②④ [解析]　由于已判断出波沿x轴正方向传播，可知K点和M点振动方向都向下，故K点的振动图像应为④；M点的振动图像应为②。 [答案]　D 判断质点振动方向与波的传播方向的四种常用方法 (1)上下坡法 沿波的传播方向看，“上坡”的点向下运动，“下坡”的点向上运动，简称“上坡下，下坡上”。如图甲所示。 (2)微平移法 原理：波向前传播，波形也向前平移。 方法：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，此刻质点振动方向也就知道了。如图乙所示。 乙 甲 /方法技巧/ 丁 [针对训练] 1． 如图所示，实线为简谐波在时刻t的图像，虚线为简谐波经Δt时 间后的图像。则下列说法中正确的是 (　 ) A．这列简谐波一定沿x轴正向传播 B．这列简谐波一定沿x轴负向传播 C．实线上的质点a经Δt时间后位于虚线上a1位置 D．实线上的质点a经Δt时间后位于虚线上a2位置 解析：Δt时间后的波形可能是t时刻的波形向右平移(向右传播)得到的，也可能是向左平移(向左传播)得到的，根据题意无法判断，A、B错误；波上质点在平衡位置上下振动，并不随波迁移，故C错误，D正确。 答案：D　 答案