3.2波的描述教学分析 课件-2024-2025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 教学目标 物理观念 通过图像进一步认识波的运动特征，强化学生的运动和相互作用观念 科学思维 通过研究波动函数与波动图像的关系，体会数形结合的物理学研究方法 科学探究 能用描点法作横波的图像，理解波的图像的物理意义，能够利用图像理解波长，频率和波速的意义及其关系。 科学态度与责任 通过利用波的图像描述波，让学生体验思维转换的思想和实事求是的科学态度 教学重点、难点 教学重点 理解波的图像的意义，理解波长、周期和波速的物理意义，并应用这一关系进行计算和分析实际问题。 教学难点 能够区分振动图像与波形图各自的物理意义，并清楚它们之间的联系 环节1、波的图像 教材建议采用拍照分析的办法进行，通过图片可以看到 1、绳波的形状与前述学过的振动图像相似 2、使学生明确波的图像来源于“某一时刻，所有质点的共同作用”，不同时刻波的形状也不相同 3、使学生再次明确在波的形成过程中，尽管不同时刻波的形状不同，但是质点仅在自身平衡位置上下振动。 3、教学过程 4 引导学生建立坐标系的办法找到描述波的办法 明确横纵坐标的意义 明确如果波的图像是正弦曲线，则 被称为正弦波，也叫简谐波。 有正弦波传播时说明质点在做 简谐运动。 问：如何描绘出一幅波的图像呢？逐点------找标志点 环节2、波长、频率和波速 波长：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻的质点之间的距离，叫作波长，通常用。 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。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。 周期和频率 质点振动的周期和频率即为波的周期和频率 建议此处利用波的演示仪或手机拍摄图片对比1/4周期，1/2周期，3/4周期波形，并让学生有所记录 振动在介质中一个周期内传播的距离等于一个波长！ 周期整数倍时刻波形相同 波速 机械波在介质中传播的速度 二次演示实验：长绳的绳波，提醒学生观察当振源的频率加大后大家看到的现象是什么？--波长变小，波形变得密集----解说同种波在同介质中传播速度相同。 机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，在不同到的介质中，波速是不同的。声速还与温度有关，表中列出了零摄氏度时声波在几种介质中的传播速度。 3、典型习题 1、由波的图像判定波的传播方向和振动方向 同侧法、跟随法、平移法等 例1：图中实线为t=0时刻的波形图，虚线为t=0.1s时刻的波形图。根据此图能否判定波的传播方向？ 2、波的多解性 周期整数倍波形相同的多解性，传播方向不同导致的多解性 例2、图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形图。经过0.5s后，其波形如图中虚线所示。设该波的周期T大于0.5s。 （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？ 例3、已知在一列横波传播过程中A、B两点在波的传播方向上水平距离为2m，波由A点传播到B点所用的时间是0.5s,且波形上只有一个波峰，则这列波的波速为多少？波长和周期可能为多少？ 有限距离内波形的多解性。 1. 手持软绳的一端 点在竖直方向上做简谐运 动，带动绳上的其他质点振动形成沿绳水平传 C A. 时刻之前点始终静止 B. 时刻 点运动方向向上 C. 时刻点刚好完成一次全振动 D. 时 点运动方向向上 [解析] 点完成两次全振动，则波向前传播两个波长，因此 点已经振 动了半个周期， 点振动了一个周期，A错误，C正确。由波的传播规 律可知，和时刻，点、 点正向下运动，B、D错误。 播的简谐波，、为绳上的两点。时 点由平衡位置开始振动， 至时刻恰好完成两次全振动，绳上 间形成如图所示的波形 （ 点之后未画出），则( ) 2. （2021北京,3,3分）一列简谐横波某时刻的波形图 如图所示。此后质点比 质点先回到平衡位置。下 列判断正确的是( ) D A. 该简谐横波沿 轴负方向传播 B. 此时质点沿 轴正方向运动 C. 此时质点的速度比 质点的小 D. 此时质点的加速度比 质点的小 [解析] 由质点比质点先回到平衡位置可知,质点沿 轴负方向运动, 故B错误;由同侧法可知,波沿 轴正方向传播,故A错误;由质点做简谐运 动的知识知,距离平衡位置越远,回复力越大，加速度越大,故 质点的加 速度比质点的小,D正确;此时,质点在波谷处,速度为零,而 质点正在向 平衡位置运动,速度不为零，故质点的速度比 质点的大，C错误。 3. （2023东城一模）图甲所示为一列简谐横波在 时的波形图，图乙所示为该波中 处质 点 的振动图像。下列说法正确的是( ) D A. 此列波的传播速度为 B. 此列波沿 轴正方向传播 C. 时，质点的运动速度为 D. 时，质点 相对平衡位置的位移为 [解析] 由图甲、乙可知，该波的周期为，波长为 ，则波 速为，故A错误；处的质点在 时刻向下振 动，根据“上下坡法”知，该波沿 轴负方向传播，故B错误；根据图乙 可知，时，质点 处于波谷处，速度为0，故C错误；根据图 乙可知，时，质点相对平衡位置的位移为 ，故D正确。 4. 一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质 中的三个质点、、 ，则 ( ) C A. 此时刻 的加速度最小 B. 此时刻 的速度最小 C. 若波沿轴正方向传播，此时刻向 轴正方向运动 D. 若波沿轴负方向传播，比 先回到平衡位置 [解析] 此时刻的位移最大，则其加速度最大，故A错误；此时刻 位 于平衡位置，其速度最大，B错误；若波沿轴正方向传播，此时刻 向 轴正方向运动，C正确；若波沿轴负方向传播，此时刻向 轴正方 向运动，故比 先回到平衡位置，D错误。 5. （2023西城一模）一列沿 轴正方向传播的 简谐横波某时刻的波形图如图所示，下列判断 正确的是( ) A A. 此时质点的速度方向沿 轴负方向 B. 此时质点的加速度方向沿 轴正方向 C. 此时质点的速度比质点 的小 D. 此时质点和质点 的相位相同 [解析] 根据同侧法可知，此时质点的速度方向沿 轴负方向，故A正 确；由图可知，此时质点的位移为正，则质点 所受的回复力方向指 向轴负方向，结合牛顿第二定律可知，此时质点的加速度方向沿 轴负方向，故B错误；由图可知，此时质点 处于位移最大处，速度为 零，质点还没有到最大位移处，速度不为零，则此时质点 的速度比 质点的大，故C错误；根据同侧法可知，的速度方向沿 轴负方向， 质点的速度方向沿轴正方向，则此时质点和质点 的相位不相同， 故D错误。 感谢各位聆听与交流！！ $$