3.2 波的描述（课件）-2024-2025学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第一册）

第三章：第2节 波的描述 高中物理选择性必修第一册 主讲老师：××× 目录 CONTENT 高中物理选择性必修第一册 波的图像 波的图像的应用 波长、频率和波速 波的多解问题 问题？ 00. 高中物理选择性必修第一册 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？ 波的图像 第一部分 波的图像 01. 高中物理选择性必修第一册 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。 波的图像的表示方法 02. 高中物理选择性必修第一册 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 问题与思考 03. 高中物理选择性必修第一册 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. 3.图像的物理意义：波的图像表示某一时刻各个质点相对平衡位置的位移。 波的图像是在波的传播方向上介质中各振动质点的连线在某一时刻的波形． 4.波的图象也称波形图或波形曲线． 波的图像 应用 第二部分 问题与思考 01. 高中物理选择性必修第一册 常用方法： （1）质点带动法 （2）图象平移法 （3）上下坡法 （4）三角形法 （5）同侧法 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 质点带动法 02. 高中物理选择性必修第一册 Y X O P Q 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′在上方，则P向上振动． Pˊ Qˊ 传播方向 图像微平移法1 03. 高中物理选择性必修第一册 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 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. 高中物理选择性必修第一册 O x/m y/cm 传播方向 a b c d e f g 从波源沿传播方向看:上坡下，下坡上 波源 图像微平移法2 04. 上下坡法 05. 高中物理选择性必修第一册 Y X O 上坡 下坡 上坡 判断方法：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” 三角形法 06. 高中物理选择性必修第一册 Y X O 波的传播方向 质点的振动方 质点的振动方向向上或向下 三角形顶部表示波峰或波谷 传播方向 同侧法 07. 高中物理选择性必修第一册 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。 Y X O 传播方向 v v 从波的图像上可以获取的信息 08. 高中物理选择性必修第一册 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。 波长、频率和波速 第三部分 波长（λ） 01. 高中物理选择性必修第一册 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，为什么要强调“相邻”两个字？ 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。 问题与思考 02. 高中物理选择性必修第一册 在波动中，相隔等于波长的两个点的振动特点？ 1.对平衡位置的位移的大 小和方向总保持相同． 3.振动步调总保持相同. 拓展：相隔λ/2的奇数倍两个质点的步调总是相反 2.速度大小和方向总保持相同. 知识与规律 03. 高中物理选择性必修第一册 1.同相点:相距为整数个波长(nλ)的两质点的振动完全相同,称同相点。 2.反相点:相距为半波长的奇数倍 (2n+1)λ/2的两质点的振动完全相反，称反相点。 周期与频率 04. 高中物理选择性必修第一册 1.波源质点振动的周期（或频率）就是波的周期（或频率） 2.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，原有的波形图不改变。 波速（v） 05. 高中物理选择性必修第一册 ｘ ｙ ｏ 波以一定的速度（波速v）向前传播。在单位时间内某一波峰或波谷（疏部和密部）向前移动的距离，等于波速. ｔ时刻的波形 △x ｔ＋△ｔ时刻波形 高中物理选择性必修第一册 3.说明: 1.物理意义：反映振动在介质中传播的快慢程度. 2.公式： (2)波从一种介质进入另一种介质，周期不变，波长和波速均发生变化；波在同一介质中传播，当周期发生变化，波长也发生变化。 波速（v） 06. (1)波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同。 横波与纵波的对比 07. 高中物理选择性必修第一册 波动图像与振动图像的区别 08. 高中物理选择性必修第一册 图像 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 振动图像 Y X 0 波的 图像 1.图像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。纵坐标的最大值都表示振幅 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 波的多解 问题 第四部分 波动问题的周期性 01. 高中物理选择性必修第一册 1.时间周期性：相隔周期整数倍时间的两个时刻的波形图完全相同，时间间隔Δt与周期T的关系不明确造成多解． 2.空间周期性：沿传播的方向上，相隔波长的整数倍距离的两质点的振动情况完全相同，质点间距离Δx与波长λ的关系不明确造成多解． 高中物理选择性必修第一册 波动问题的双向性 02. 对给定的波形图，波的传播方向不同，质点的振动方向也不同，反之亦然． 1.传播方向双向性：波的传播方向不确定． 2.振动方向双向性：质点振动方向不确定． 波动问题的几种可能 03. 高中物理选择性必修第一册 1.质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能． 2.质点由平衡位置开始振动，则有起振方向向上、向下(或向左、向右)的两种可能． 3.只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿x轴正方向和x轴负方向两个方向传播的可能． 4.只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能等． 解决波动问题的几种方法 04. 高中物理选择性必修第一册 1.解决周期性多解问题时，一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δ t或Δ x，若此关系为时间，则t ＝ nT＋ Δ t(n ＝ 0，1，2，…)；若此关系为距离，则x ＝ n λ＋Δ x(n ＝ 0，1，2，…)。 2.解决双向性多解问题时,养成全面思考的习惯，熟知波有向正、负(或左、右)两方向传播的可能，质点有向上、下(或左、右)两方向振动的可能。 总结提升 第五部分 课堂小结 高中物理选择性必修第一册 01 波的图像 02 波长 周期 03 波的应用 波的图像是在波的传播方向上介质中各振动质点的连线在某一时刻的波形． 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。 常用方法： （1）质点带动法 （2）图象平移法 （3）上下坡法 （4）三角形法 （5）同侧法 THANKS cqw (c) - $$