3.2波的描述 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第三章 机械波 第2节 波的描述 1.知道波的图像的物理意义，能正确区分波动图像与振动图像；2.能从波动图像中读取相关信息来解决问题； 3.会根据质点振动方向与波传播方向的关系进行分析判断； 4.理解波长、频率和波速的含义； 5.掌握波长、频率和波速的关系式，并能应用解答有关问题。 学习目标 在第二章，我们学习了简谐运动，可以用 图像描述弹簧振子或单摆一个质点在任意时刻的位移。 思考：能否用图像来描述波呢？ 不能，因为波是很多质点的运动，在同一时刻各个质点的位移都不尽相同，不方便用 图像来描述。 新课引入 我们能否用其他的图像来描述一列波呢？如果能，坐标轴表示的是什么物理量？下面我们以横波为例进行分析。 各质点在该时刻的具体位置 思考：该图像反映了什么？ 新课教学 4 一、波的图像 如果建立直角坐标系，把该时刻各质点的具体位置反映在坐标系中，就可以得到这一时刻波的图像。波的图像也称波形图。 思考：波形图的横轴、纵轴应表示什么物理量？ 横坐标表示在波传播方向上各个质点的平衡位置 纵坐标表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移 新课教学 波的图像的画法：五点作图法 平衡位置—最大位移—平衡位置—最大位移—平衡位置 新课教学 波形图的物理意义： 波的图象表示介质中各个质点在某一时刻(同一时刻)偏离平衡位置的位移的空间分布情况。 在不同时刻质点振动的位移不同，波形也随之改变，不同时刻的波形曲线是不同的。 如果波的图象是正弦曲线，这样的波叫做正弦波，也叫简谐波 介质中有正弦波传播时，介质的质点在做简谐振动。 简谐波是一种最基本、最简单的波。 新课教学 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,通常用表示 1.波长: 特点：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。 决定因素：波源和介质 在波的传播方向上，振动相位总是相反的两个相邻质点间的距离。 二、波长、频率和波速 半波长: 新课教学 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，这个周期或频率也叫作波的周期或频率。 2.周期和频率: 决定因素：波源 3.波速: 振动传播的距离与传播时间之比 决定因素： 介质，在不同的介质中，波速一般不同。 要区分波速与质点振动速度的含义 新课教学 声速还与温度有关，表中列出了0℃时声波在几种介质中的传播速度。 新课教学 C y /m x /m 1 2 3 4 5 6 7 8 0 B 0.10 A V 三、从波的图象可获取的信息 1.该时刻各质点偏离平衡位置的位移:各点的纵坐标 2.各点的振幅(A):纵坐标最大值的绝对值 3.波长:振动相位总相同的两个相邻质点间的距离 4.波的传播方向与质点振动方向的互判。 新课教学 方法 内容 图像 同侧法 上下坡法 微平移法 带动法 沿波的传播方向，上坡时质点向下振动下坡时质点向上振动 波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧 将波形图沿传播方向进行微小平移,再由轴上某一位置的两波形曲线上的点来判定 在质点<m></m>与波源之间的图像上靠近</m>点另找一点<m</m>，若<m></m>在<</m>上方，则<向上运动，若 <m></m>在<下方，则<</m>向下运动， 新课教学 振动图象 波动图象 图象 物理 意义 横坐标 纵坐标 图象 变化 运动 特点 Ａ 一个质点在各个时刻对平衡位置的位移（录像） 某一时刻各个质点对平衡位置的位移（拍照） 时间 各个质点的平衡位置 一个质点对平衡位置的位移 随时间延伸，原有部分不变 质点做简谐运动 整个波形沿波的传播方向随时间平移 同一介质中，波形做匀速直线运动，各质点坐简谐运动 各个质点对平衡位置的位移 Ａ 新课教学 例2 （多选）一列简谐横波在 <m></m> 时的波形图如图所示， <m></m> 、 <m></m> 、 <m></m> 分 别为介质中的三个质点，其平衡位置分别为</m> 、 <m></m> 、 <m></m> 。此时质点 <m></m> 正沿 <m></m> 轴负方向运动，且在 <m></m> 时会第一次 运动到波谷,则下列说法正确的是( ) A.该波沿 <m></m> 轴正方向传播 B.该波的传播速度大小为 <m></m> C.每经过 <m></m> ，质点 <m></m> 通过的路程都为 <m></m> D.质点 <m></m> 的振动方程为 <m></m>