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

第三章 机械波 粤教版 选择性必修一 第二节 机械波的描述 1 知识回顾 认识机械波 机械波的传播 机械波的产生条件：机械振动的波源、传播振动的介质 机械波的定义：机械振动在媒介中的传播叫作机械波 沿波传播方向，前一质点依次带动后一质点，后一质点延迟振动（前带后，后跟前）； 各质点都以自己的平衡位置为中心振动，质点并不随波迁移；机械波传播的是振动的形式、能量和信息; 横波只能在固体中传播 纵波能在所有物质中传播 机械波 横波 纵波 密部 疏部 振动与传播方向垂直 振动与传播方向平行 新课导入 在第二章，我们学习了简谐运动，用x-t图像描述一个质点（弹簧振子或单摆）在任意时刻的位移。 而波却是很多质点的运动，在同一时刻各个质点的位移都不尽相同，不方便用x-t图像来描述。我们应该用什么图像来描述？ 我们以横波为例研究波的图像 一、机械波的图像 一、机械波的图像 我们可以用照相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。 一、机械波的图像 Y 位移 （一）波的图像表示法 1.用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置 用纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移 X 平衡位置 正方向 负方向 O 对于横波而言，波形图就是该时刻波的图像！ 一、机械波的图像 2.物理意义：波的图像表示各质点在某一时刻偏离平衡位置的位移分布规律。 3.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.简谐波是最基本、最简单的波。 在不同时刻质点的振动位移不同，其对应的波的图像也是不同的,不同时刻的波形曲线是不同的。 从波的图象上可获得的哪些信息？ 一、机械波的图像 （二）波的图像的应用 若已知波的传播方向，如何判断质点的振动方向？ 或已知质点的振动方向，如何判断波的传播方向呢？ Y X O a c b e d g h f 波的传播速度 Y X O a c b e d g h f 波的传播速度 一、机械波的图像 （二）波的图像的应用 判断质点振动方向或波传播方向的方法 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点上方，则P向上振动，若P′在下方，则P向下振动． 一、机械波的图像 （二）波的图像的应用 判断质点振动方向或波传播方向的方法 微平移法 如图所示，实线为t时刻的波形，作出微小时间Δt (Δt<) 后的波形如虚线所示．由图可见t时刻的质点由P1(或P2)位置经Δt后运动到P1′(或P2′)处，这样就可以判断质点的振动方向了． Y X O b f 波的传播速度 一、机械波的图像 （二）波的图像的应用 判断质点振动方向或波传播方向的方法 上下坡法 沿波的传播方向看去，“上坡”处的质点向下振动；“下坡”处的质点向上振动，简称“上坡下、下坡上” 上坡 下坡 上坡 h 下坡 上坡 下坡 Y X O b f 波的传播速度 h 上坡下 下坡上 上坡下 下坡上 一、机械波的图像 （二）波的图像的应用 判断质点振动方向或波传播方向的方法 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 1、如图所示为一列向左传播的简谐波的波形图，求： 图中A、B、C、D、E各质点的振动情况 v 例题 v v v 带动法 微平移法 上下坡法 同侧法 13 2、如图所示为简谐波在某一时刻的波形图，已知此时质点A正向上运动，由此可断定（ ） A.向右传播，且此时质点B正向上运动 B.向右传播，且此时质点C正向下运动 C.向左传播，且此时质点D正向上运动 D.向左传播，且此时质点E正向下运动 C 如果已知这个质点做加速运动，则波的传播方向又如何？ 例题 3、一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为λ。若在x=0处质点的振动图象如图所示，则该波在t=T/2时刻的波形曲线为（ ） A 例题 振动图像与波动图像中判断质点运动方向的方法比较 ● ● ● 振动图像 随着时间方向看质点位置的斜率K， K>0,运动方向为正方向 K<0,运动方向为负方向 波动图像 一、机械波的图像 若已知波的传播方向，如何判断质点的加速度方向？ Y X O a c b e d g h f 波的传播速度 a 回复力的作用是使质点能返回平衡位置，总指向平衡位置，也就是和振子偏离平衡位置的位移方向相反。 17 一、机械波的图像 从波的图像上可获得的物理信息： 1、该时刻沿波的传播方向上各个质点的平衡位置及偏离平衡位置的位移； 2、各个质点的振幅A ; 3、能根据波的传播方向判断各个质点在该时刻的运动方向、加速度方向及其变化情况；