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

3.2波的描述 选择性必修第一册&第三章 机械波 授课教师：杨孝波 观察水波，可以看出波在空间、时间上具有周期性，我们能否用图像的方法来描述一列波呢？如果能，坐标轴表示的是什么物理量？ 课堂引入 0 波的图象 x t 0 振动图象 过去我们研究的是单个质点的运动情况，用 x - t 图像可以很方便地描述质点在任意时刻的位移。 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，不方便使用 x - t 图像来描述。那么我们应该用什么样的图像来描述波呢？ 一、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、波的图像 Y 位移 （一）波的图象表示法 1.用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置 2.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 一、波的图像 4.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. 3.图像的物理意义：描述的是介质中“各个质点”在“某一时刻”的位移. 某一质点 各个时刻 各个质点 某一时刻 x 一、波的图像 振动图像 波动图像 常用方法： （1）质点带动法 （2）上下坡法 （3）同侧法 （4）图象微平移法 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 传播方向 一、波的图像—应用 （1）质点带动法 Y X O P P 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P点上方，则P向上振动． Pˊ Pˊ 传播方向 一、波的图像—应用 Y X O 上坡 下坡 上坡 （2）上下坡法 判断方法：沿波的传播方向，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” 一、波的图像—应用 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。 （3）同侧法 Y X O 传播方向 v v 一、波的图像—应用 传播方向 （4）图象微平移法 如图所示,实线为t时刻的波形,作出微小时间Δt(Δt<T/4)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。 O y x v P1 P2 P1′ P2′ 一、波的图像—应用 从波的图象上可获得的信息： A y /m x /m 1 2 3 4 5 6 7 8 0 B 0.10 A v a v 1.质点的位移； 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； 4.可以画出另一时刻的波形图。 一、波的图像—应用 12 图 象 相同点 1.形状 2.纵坐标 不同点 1.研究对象 2.横坐标表示 3.读出的物理量 X t 0 振动图象 Y X 0 波的图象 1.图象形状都是正弦或余弦曲线 2.纵坐标都表示质点离开平衡位置的位移 1.某一质点（不同时刻） 一群质点（同一时刻） 2.横轴表时间 横轴表平衡位置 3.可直接读出周期 可直接读出波长 3.纵坐标的最大值都表示振幅 一、波的图像—应用 (多选)根据图甲、乙所示，判断下列说法正确的是（ ） A.甲是振动图像，乙是波的图像 B.甲是波的图像，乙是振动图像 C.甲中A质点向下振动，乙中B时刻质点向下振动 D.甲中A质点向上振动，乙中B时刻质点向下振动 【例1】 答案：BD 一、波的图像—例题 视频中提到了次声波的那些基本物理属性？ 次声波的三个基本物理属性：波长、频率和波速。 二、波长、频率和波速 15 15 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。 二、波长、频率和波速 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