3.2 波的描述-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019）

2.波的描述 【学习目标】 学科知识 学科能力 学科素养 1.波的图像 2.波的图像与振动图像的比较 3.波长、周期和波速的理解 1.理解波的图像的意义，知道波的图像的横、纵轴表示的物理量 2.能够根据波的图像进行有关问题分析，能区别简谐波与简谐运动两者的图像 3.已知某一时刻某简谐波的图像和波的传播方向，能画出下一时刻和前一时刻的波的图像并能确定图像中各个质点在该时刻的振动方向 4.理解波长、周期和波速之间的关系，能用它解决实际问题 理解波速、波长和频率的定量关系；理解波的图像，能从图像中提取信息，并分析质点的振动特点；解决波的多解问题 知识点一　波的图像 扇舞是一种常见的文艺表演形式，表演者排成一行，从左边第一位表演者开始，手持扇子周期性地下蹲、起立，旁边的表演者重复他的动作，后边的一位总比前边的一位稍迟一点，这样就会形成如图所示优美的波浪造型。 请思考： (1)如果对扇舞表演群体照相，得到的是“波的图像”还是“振动图像”？ (2)如果对其中某一位扇舞表演者录像，得到的是“波的图像”还是“振动图像”？ 提示： (1)是“波的图像”。 (2)是“振动图像”。 1.波的图像的做法 学生用书↓第75页 2.正弦波 (1)概念：波的图像是正弦曲线，这样的波称为正弦波，也叫简谐波。 (2)介质中有正弦波传播时，介质中的质点在做简谐运动。 3．波的图像的意义 波的图像表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移。 1. (多选)如图，为一列横波在某时刻的波形图，a、b、c、d为介质中的四个质点，a在波峰，d在波谷，c在平衡位置，b的位移大小等于振幅的一半。四个质点的加速度大小分别为aa、ab、ac、ad，速度大小分别为va、vb、vc、vd，则( ) A．aa＝ad＞ab＞ac B．ac＞ab＞aa＝ad＝0 C．va＝vd＞vb＞vc D．va＝vd＜vb＜vc AD　[质点所受回复力的大小与位移的大小成正比，因而加速度的大小与位移的大小成正比，所以这四个质点的加速度大小关系为aa＝ad＞ab＞ac，故A正确，B错误；质点越靠近平衡位置速度越大，位移越大则速度越小，所以四个质点的速度大小关系为va＝vd＜vb＜vc，故C错误，D正确。故选A、D。] 2．(多选)如图为一列向右传播的简谐横波在某个时刻的波形，由图像可知( ) A．质点b此时位移为零 B．质点b此时向－y方向运动 C．质点d的振幅是2 cm D．质点a再经过通过的路程是4 cm ACD　[由题图知，质点b在平衡位置，所以其位移此时为零，故A正确；因波向右传播，波源在左侧，在质点b的左侧选一参考点b′，则b′在b上方，所以质点b此时向＋y方向运动，故B错误；简谐波在传播过程中，介质中各质点的振幅相同，所以质点d的振幅是2 cm，故C正确；再过的时间，质点a将运动到负向最大位移处，路程是4 cm，位移是－2 cm，故D正确。] 3．如图所示的是一列向右传播的简谐横波在某一时刻的波动图像。绳上有A、B、C、D、E、F、G、H、I九个质点，下列说法错误的是( ) A．A、C、E、F、H具有相同的位移 B．A、C位移相同，H、F位移方向相反 C．B、I振幅相同 D．A、B振幅相同 A　[在波的图像中纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移，故A错误，B正确；在简谐波中各质点都做简谐运动，振幅都等于波源的振幅，故C、D说法正确。] 对波的图像的理解 1．波的图像是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”。可以将波的图像比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”。 2．波的图像具有周期性 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．波的传播方向具有双向性 波沿x轴传播时，可以沿x轴正向传播，也可以沿x轴负向传播，具有双向性。 知识点二　波长、频率和波速 如图为一列向右传播的简谐波在某时刻波的图像。 (1)该列波的质点的振幅多大？ (2)该时刻质点B与F间、D与H间、C与G间的距离有何意义？ (3)该时刻质点A与C间、B的平衡位置与D的平衡位置间、E与G间的距离有何意义？ 提示：(1)该列波的质点的振幅A＝5 cm。 (2)均等于一个波长，即λ＝4 m。 (3)均等于半个波长。 学生用书↓第76页 1．波长λ (1)定义：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。 (2)特征： ①在简谐横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。 ②在简谐纵波中，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T、频率f (1)周期(频率)：在波动中，各个质点的振动周期(频率)叫波