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 新课引入 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或单摆一个质点在任意时刻的位移。 问题 能否用图像的方法描述一列波？ 振动的传播称为波动，简称波（wave） 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。 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？ 一、波的图像 Y 位移 X 平衡位置 正方向 负方向 X—表示在波的传播方向上各质点的平衡位置。 Y—表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。 建立坐标系： Y 位移 X 平衡位置 O 正方向 负方向 物理意义? 一、波的图像 图像的物理意义：波的图象表示某一时刻各个质点相对平衡位置的位移。 一.波的图像 X—表示在波的传播方向上各质点的平衡位置。 Y—表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。 建立坐标系： 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。 例1：简谐横波某时刻的波形如图所示。P为介质中的一个质点，波沿x轴的正方向传播。以下说法正确的是（　　）A．质点P此时刻的速度沿x轴的正方向 B．质点P此时刻的速度沿x轴的负方向 C．质点P此时刻的速度沿y轴的正方向 D．质点P此时刻的速度沿y轴的负方向 例2：下列哪几幅表示振动图象 ? 哪几幅表示 波动图象 ？ AC BD 振动图像与波的图像的区别 波的图像表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移 振动图像则表示介质中“某一质点”在“各个时刻”的位移 振动图像是“录像式”的 图像随时间推移往后延续 波的图像是“照相式”的 图像随时间推移往后平移 x t y x 振动图像与波的图像的区别 x t y 议一议：两种图象的不同含义 (1) 横坐标轴和纵坐标轴的含义 (2) 图象中某一点所表示的含义 (3) 图象的整体含义 二、波长、频率和波速 新课讲授 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？ 1.波长λ: 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，叫做波长。 二、波长、频率和波速 新课讲授 波长 （1）.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。 （2）.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 λ λ λ λ 2、频率 1.介质上的某一质点在波源的作用下发生振动时，就会带动与它相邻的质点振动。 2.在波动中，各质点都是受迫振动，各个质点的振动周期或频率是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率，这个周期或频率也叫作波的周期或频率。 3、波速 4.声速还与温度有关，表中列出了0℃时声波在几种介质中的传播速度。 1.在同一均匀介质中，同一列波的波速应是不变的。 2.机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，在不同的介质中，波速是不同的。 3.同一列波在同一介质中匀速传播 4、波长、频率和波速的关系 波源振动一个周期，波向前传播一个波长距离 ｘ ｙ ｏ λ 机械波在介质种传播的快慢：波速 思考与讨论 图3.2- 4中实线为t＝0时刻的波形图，虚线为t＝0.1 s时刻的波形图。据此能否判定波的传播方向？ 波的图像 y/cm x/cm x/cm x/cm 【例1】图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形图。经过0.5 s 后，其波形如图中虚线所示。设该波的周期 T 大于 0.5 s。 （1）如果波是向左传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？ （2）如果波是向右传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？ 新课讲授 解：（1）如果波是向左传播，则 ，由 得v＝0.12 m/s 波的周期为： （2）如果波是向左传播，则 ，由 得 v＝ 0.36 m/s 波的周期为： 新课讲授 新课讲授 $$