3.2 波的描述（教学课件）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第一册）

第二节 波的描述 主讲老师： 20XX.XX.XX 目录 03 波的多解性 01 02 波长、频率和波速 波的图像 课堂引入 观察水波 水波在时间和空间上在做周期性变化，我们如何去描述水波？ 波是不断变化的，如果知道了某一时刻的水波，又如何判断上一时刻或下一时刻的水波呢？ 第一部分：波的图像 （一）波的图象表示法 我们可以用照象机把波的形状摄下来，就是按下快门瞬间各个质点离开各自平衡位置时的情形。我们就把这些质点连成曲线，就是该时刻的波的图象。 我们怎么准确描述上述图形中各个质点的位置？ （一）波的图象表示法 可以建立直角坐标系： （1）用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置。 （2）用纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移。 Y 位移 X 平衡位置 正方向 负方向 O （3）图像的物理意义：波的图像表示某一时刻各个质点相对平衡位置的位移。 波的图像是在波的传播方向上介质中各振动质点的连线在某一时刻的波形． （一）波的图象表示法 （4）波的图象也称波形图或波形曲线． Y 位移 X 平衡位置 正方向 负方向 O （5）简谐波：如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波。 ①简谐运动在介质中传播形成简谐波. ②简谐波是一种最基本、最简单的波. （二）波的图像的应用 我们可以根据波的图像得出那些信息？ 应用一：波的传播方向 质点的振动方向 （1）质点带动法 先振动的质点带动邻近的后振动质点，在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′，若P′在P点下方，则P向下振动，若P′在上方，则P向上振动。 Y X O P Q Pˊ Qˊ 传播方向 （二）波的图像的应用 （2）图象微平移法 将波形图沿传播方向进行微小平移，再由x轴上某一位置的两波形曲线上的点来判定. O x/m y/cm 传播方向 a b c d e f g O x/m y/cm 传播方向 a b c d e f g 从波源沿传播方向看：上坡下，下坡上 （二）波的图像的应用 （3）上下坡法 Y X O 上坡 下坡 上坡 判断方法：上坡上的质点向下振动，下坡上的质点向上振动 传播方向 简称： “上坡下、 下坡上” （二）波的图像的应用 （4）三角形法 Y X O 波的传播方向 质点的振动方 质点的振动方向向上或向下 三角形顶部表示波峰或波谷 传播方向 （5）同侧法 在波的图像上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点振动方向，并设想在同一点沿水平方向画一个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧。 Y X O 传播方向 v v （二）波的图像的应用 应用二：求波在任意时刻的波形图 (1)描点法： 操作：先找出两点（平衡位置和波峰及波谷特殊点）并确定其运动方向；然后确定经△t时间内这两点所达到的位置；最后按正弦规律画出新的波形。 x/m y/m 0 1 2 3 4 v 画出经t=T/4后的波形图 ． P ． P′ ． Q ． Q′ (2)平移法: 操作：经过时间 ∆t，波在传播方向上移动的距离∆x,把图象沿传播方向平移∆x=v∆t即得到相对应的图象． O y x 波的传播方向 第二部分：波长、频率和波速 （一）波长 在上节图中，从 t=0 到 t=T 这段时间里，由质点 P0 发出的振动传到质点 P8，使质点 P8 开始振动。这时质点 P0 恰好结束了一次全振动而开始下一次全振动，此后质点 P0 和质点 P8 的振动步调相位是否完全一致？ 此后质点 P0 和质点 P8 的振动步调相位完全一致。 像这样的质点你还能找到哪些？他们有什么共同点？ 质点 P1和 P9 、P2和 P10……，他们振动的步调完全一致，且每两点的距离相等。 （一）波长 1.定义: 在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫做波的波长。 2.几点说明 （1）“位移总相等” 的含义是“每时每刻都相等” （2）位移总相等的两个质点,其速度也总是相等的，相位也相同。 （4）相距λ整数倍的质点振动步调总是相同的； 相距λ/2奇数倍的质点振动步调总是相反的。 （3）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。 （二）周期（T）、频率（f） 在振源 P0完成一次全振动的时间里,波是否也完成了一次周期性的波动? 提示：波源振动一个周期,其他被波源带动的质点也刚好完成一次全振动。 每个质点是否都在做受迫振动？如果都在做受迫振动，那么每个质点的振动周期与波源振动的关系是怎样的？ 提示：各点都做受迫振动，受迫振动的一个规律是振动周期等于驱动力的周期。机械波的波源提供驱动力。 由振源 P0 发出的振动，经过一个周期 T，振动在介质中传播的距离等于多长一段距离？ 提示：每经过一个周