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

在第二章，我们学习了简谐运动，用 x-t 图像描述了弹簧振子（一个质点）在任意时刻的位移随时间的变化。 新课导入： 通过上节课的学习，我们知道：波是由很多质点的运动形成的，在同一时刻各质点偏离平衡位置的位移都不尽相同，不方便用 x-t 图像来描述。能否用其他的图像来描述波呢？ 1 我们可以用照象机把波的形状拍摄下来，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。 思考与讨论： (1)你认为横轴x、纵轴y应表示什么物理量？ (2)每一质点坐标(x、y) 的物理意义？ 2 Y 位移 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 波的图像： 3.图像的物理意义：波的图像表示某一时刻(同一时刻)各个质点偏离平衡位置的位移情况。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。 4.波的图象也称波形图或波形曲线． 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. 6、从波形图上我们能够得到哪些信息呢？ (1)该时刻沿波的传播方向上各个质点的位移； (2)各个质点的振幅A ; 思考： 你能根据波形图判断出某个质点的振动情况吗? x ｙ Ａ 5 （1）质点带动法 Y X O P Q 离波源近的点先振动，远的点后振动，后面的点总要重复前面点的振动情况。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． Pˊ Qˊ 传播方向 波形图的基本应用： O x/m y/cm 传播方向 波源 a b c d e f g 从波源沿传播方向看：上坡下，下坡上 （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. 波形图的基本应用： （3）上下坡法 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。 （3）同侧法 Y X O 传播方向 v v 波形图的基本应用： 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 波的图象与振动图象的区别 我们在学习简谐运动时，除了用图像来描述它以外，还学习了用振幅、周期和频率这些物理量来描述简谐运动，那么对于机械波的描述，我可以用哪些物理量来描述它呢？ 思考与讨论： 10 思考与讨论： 1.在上节图 3.1-2 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？ 2.质点 P1和 P9 、P2和 P10……他们每一对在振动中的相位是否也总是相同呢？ 波长： 11 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。 想一想，如何理解位移总是相等？能否把相邻两个字去掉？ 在横波中，两个相邻的波峰(或波谷)之间的距离等于波长。 在纵波中，两个相邻的密部 (或疏部)之间的距离等于波长。 波长： 12 拓展： （1）同相点:相距为波长整数倍(nλ)的两质点的振动完全相同,称同相点。 （2）反相点:相距为半波长奇数倍(2n+1)λ/2的两质点的振动完全相反，称反相点。 思考与讨论： 1.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? 2.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？ 频率和周期： 14 周期与频率：波源质点振动的周期（或频率）就是波的周期（或频率） 几点说明： (1)波的周期（或频率）应由波源决定，与传播波的介质无关。 (2)每经过一个周期的时间波就沿传播方向传播一个波长的距离。 (3)每经历一个周期的时间，当前的波形图与原有的波形图相同。 频率和周期： 15 波速：单位时间内振动所传播的距离叫做波速。 几点说明： (1)物理意义：反映振动在介质中传播的快慢程度. (2)波速的大小由介质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同