3.2 波的描述 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

绳子上的各点只是在一定位置上下振动，没有向前运动，而振动这种形式却传播出去了。 波的传播过程中后面的质点紧随前面质点的运动。 3.2波的描述 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？ 以绳波的分析为例： X Y 0 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？ X Y 0 ①横坐标x表示在波传播方向上绳中各个质点的平衡位置。 ②纵坐标y表示某一时刻绳中各质点偏离平衡位置的位移。 这些点的集合就是这一时刻波的图像。波的图像有时也称波形图。 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。 振动图像和波动图像的区别： 某一个时刻不同质点的位移 某一个质点在不同时刻的位移 录像 照片 振动图像 t 1 2 3 4 5 6 7 8 0 x T=8s 波动图像 x 1 2 3 4 5 6 7 8 0 y λ=8m 波源和传播方向具有不确定性，那如何在波的图像中判断某一质点的运动方向？ x y 0 波源 v 传播方向与x轴的方向相反 传播方向与x轴的方向相同 波的传播过程中后面的质点紧随前面质点的运动。 x y 0 波源 v • • • • 如何在波的图像中判断质点的运动方向： 微元平移法 x 1 2 3 4 5 6 7 8 将波沿着传播方向进行微小的平移，找到该质点对应的位置，就可以判断出质点的运动方向。 v 波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧。 y 0 同侧法 x 1 2 3 4 5 6 7 8 0 y v 例1：图是一列波的图像。 （1）如果波沿着 x 轴的正方向传播，K、L、M 三个质点，哪一个最先回到平衡位置？ （2）如果波沿着 x 轴的负方向传播，K、L、M 三个质点，哪一个最先回到平衡位置？ 二、波长、频率和波速 x y 0 振动相位相同 ← λ → 波长：振动相位总是相同的两个相邻质点平衡位置间的距离 ← λ → ← λ→ 横波 纵波 ← λ → 周期T ：波前进一个波长的距离所需要的时间。 频率f ：周期的倒数，即单位时间内波动所传播的完整波的数目。 注意：①波速是匀速的 ②波速与质点的振动速度不同 波速： v=fλ 介质中质点的振动频率也叫波的频率. 频率由波源决定与其他因素无关 听到的音乐是一样的 机械波的波速由介质本身的性质决定 与T、λ无直接关系 思考：图中实线为t＝0 时刻的波形图，虚线t＝0.1 s 时刻的波形图。据此能否判定波的传播方向？波的周期可能是多少？ 例题：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？ （1）如果波是向左传播的 （2）如果波是向右传播的 这列波的周期大于0.5S，所以经过0.5S的时间，这列波传播的距离不可能大于一个波长。 典例分析 例2.图中实线为t＝0时刻的波形图，虚线t＝0.1 s时刻的波形图。据此能否判定波的传播方向？ 波的周期可能是多少？             例3.(多选)图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图,P是平衡位置为x=1m处的质点,Q是平衡位置为x=4m处的质点,图乙为质点Q 的振动图像,则(     ). A.t=0.15 s时,质点Q的加速度达到正向最大 B.t=0.15s时,质点P的运动方向沿y轴负方向 C.从t=0.10 s到t=0.25 s,该波沿x轴正方向传播了6m D.从t=0.10 s到t=0.25 s,质点P通过的路程为30cm 例4.一列简谐横波沿直线由a向b传播，相距10.5m的a,b两处的质点振动图像如图中a,b所示，则（   ） A.该波的振幅可能是20cm B.该波的波长可能是8.4m C.该波的波速可能是10.5m/s D.该波由a传播到b可能历时7s 例5.（多选）如图所示，一列横波沿x轴传播，t0时刻波的图像如图中实线所示，经过Δt=0.2s，波的图像如图中虚线所示，已知其波长为2m，则下列说法正确的是（  ） A.若波向右传播，则波的周期可能大于2s B.若波向左传播，则波的周期可能大于0.2s C.若波向左传播，则波的速度可能等于9m/s D.若波速是19m/s，则波向右传播 $$