第三章 第二节 机械波的描述（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（粤教版2019）

第二节　机械波的描述 课程内容要求 核心素养提炼 1.学会用图像描述机械波．知道简谐波的图像是正弦曲线． 2．认识振动图像和波动图像的区别．掌握两种图像的应用． 3．掌握波长、频率和波速的概念及三者之间的关系，学会应用波速公式解决波的传播问题. 1.物理观念：波的图像、波长、频率、波速． 2．科学思维：对比法认识波的图像和振动图像的区别．波速公式的应用，波的多解问题等． 3．科学态度与责任：应用波的双向性和周期性解决波传播的实际问题. 一、机械波的图像 1．波的图像的画法 2．振动图像和波的图像 (1)振动图像表示介质中的“某个质点”在“各个时刻”的位移． (2)波的图像表示介质中的“各个质点”在“某个时刻”的位移． [判断] (1)只有横波才能画出波的图像．(×) (2)波的图像表示波中各质点在某一时刻的位移．(√) (3)振动图像和机械波图像的物理意义完全相同．(×) 二、描述机械波的物理量 1．波长 (1)定义：在波动中，对平衡位置的位移总是相同的两个相邻质点之间的距离． (2)特征：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．周期和频率 (1)定义：波上各质点的振动周期(或频率)就是波的周期(或频率)． (2)规律：在波动中，各个质点的振动周期(或频率)是相同的，它们都等于波源的振动周期(或频率)． (3)关系：周期T和频率f互为倒数，即f＝. 3．波速 (1)定义 振动状态在介质中的传播速度． (2)特点 ①机械波在介质中的传播速度是由介质本身的性质决定的，不同频率的机械波在相同的介质中传播速度相等(选填“相等”或“不相等”)． ②某种机械波从一种介质进入另一种介质，频率不变，波速改变． (3)波长、频率和波速之间的关系：v＝＝λf. [思考] 有人认为：“由公式v＝λf知，波的频率越高，波速越大．”这种说法正确吗？ 提示　不正确．机械波的传播速度只与介质本身的性质和温度有关，与波的频率无关． 探究点一　波的图像的识别和应用 如图所示是一列简谐波在某一时刻的图像． (1)波的图像是什么形状的曲线？ (2)由图像可读出什么？ 提示　(1)波的图像是余弦曲线． (2)由图像可读出振幅A，某一时刻各质点的位移． 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．简谐波的图像与简谐运动图像的比较 简谐运动图像 简谐波的图像 不 同 点 图像 研究的内容 一个质点的位移随时间的变化规律 某时刻参与波动的所有质点的空间分布规律 横坐标轴 时间，可以读取周期T 各质点平衡位置的坐标，可以读取波长λ 纵坐标轴 不同时刻某一质点的位移 某一时刻各质点相对于平衡位置的位移 图像变化 图像随时间延伸，原有部分图形不变 整个波形沿波的传播方向平衡，不同时刻波形可能不同 比喻 单人舞的录像 抓拍的集体舞照片 相同点 图像形状 正(余)弦曲线 正(余)弦曲线 纵坐标最大值 振幅 振幅 (多选)如图所示为一弹性绳3 s时的波形，有关这列波的说法以下正确的是(　　) A．若波向右传播，则3 s时质点P的振动方向向下 B．若波向左传播，则3 s时质点P的振动方向向下 C．若波向右传播，则质点Q的起振方向向下 D．若波向左传播，则质点Q的起振方向向上 BD　[若波向右传播，根据上下坡法，P点在3 s时处于下坡段，故向上振动，A错；若向左传播，P点处于上坡段，要向下振动，B项正确．质点的起振方向跟波的最前沿质点的振动方向相同．当波向右传播时，P点是最前沿，故Q点的起振方向向上，C项错；若波向左传播，M点是最前沿，故Q点的起振方向向上，D项正确．所以，正确选项为B、D.] [训练1]　(2020·天津等级考)一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T，t＝0时的波形如图所示．t＝时(　　) A．质点a速度方向沿y轴负方向 B．质点b沿x轴正方向迁移了1 m C．质点c的加速度为零 D．质点d的位移为－5 cm C　[由图像可知在t＝时，a、c两质点在平衡位置，质点d向上运动到波峰的位置，a速度方向沿y轴正方向，c的加速度为零，质点d的位移应该是5 cm，故C正确，A、D错误；在波