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

第三章 机械波 第2节 波的描述 ——身正心定 闳中博学—— 人教版（2019） 物理（选择性必修第一册） 张二朝 学习目标 1.能用描点法作横波的图像，理解波的图像的意义。　 2.理解波长、频率和波速的意义及其关系。 3.能判断波的传播方向与质点振动的方向。 课堂引入 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？ 课堂引入 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。 思考：简谐运动的图像直观地反映了质点做简谐运动的物理过程，根据图像可以看出质点在任意时刻的位移。如何用图像描述机械波在同一时刻各质点的位移？ 一、波的图像 用相机对绳上横波进行拍照，照片记录了各个质点在按下快门瞬间的具体位置。 思考：要描述传播机械波的介质中各质点的空间位置，在直角坐标系中，横、纵坐标应分别表示什么物理量？怎样得到波的图像？ 一、波的图像 x y 正方向 负方向 1.波的图像的画法 横波中偏离平衡位置的位移方向向上为正值，则位移向下为负值 拍照定格某一时刻绳上横波的照片，记录了绳上各质点在该时刻的具体位置 纵坐标y：某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移 横坐标x：在波的传播方向上各质点的平衡位置 一、波的图像 2.图像的物理意义 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. 介质中有正弦波传播时，介质的质点在做简谐运动，各质点振动的振幅均相同. 3.正弦波(简谐波) 波的图像描述的是介质中“各个质点”在“某一时刻”的位移. x y O A -A 波的图像 t y O A -A 振动图像 某一质点 各个时刻 各个质点 某一时刻 二、波长、频率、波速 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 纵波的波长 两个相邻密部(疏部)间的距离 任意时刻的x、v、a均相同 即有关振动的一切物理量总保持相同 横波的波长 两个相邻波峰(波谷)间的距离 二、波长、频率、波速 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 任意时刻的x、v、a均相同 即有关振动的一切物理量总保持相同 横波的波长 两个相邻波峰(波谷)间的距离 相距λ整数倍的质点的振动步调总是相同 相距λ/2奇数倍的质点的振动步调总是相反 同一时刻，相对平衡位置的位移、速度 大小相等、方向相同 同一时刻，相对平衡位置的位移、速度 大小相等、方向相反 二、波长、频率、波速 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 2. 周期T：波前进一个波长的距离所需要的时间 ｘ ｙ ｏ 每经过一个周期，波传播一个波长的距离，原有的波形图不变。 二、波长、频率、波速 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 2. 周期T：波前进一个波长的距离所需要的时间 3. 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 波动过程中，各个质点在波源和邻近质点的带动下做受迫振动 波的周期(频率)由振源决定，与介质无关 波源的振动周期(频率)=各个质点的振动周期(频率)= 波的周期(频率) T波源=T质点=T波 每经过一个周期T，各质点完成一次全振动，波向前传播一个波长的距离 二、波长、频率、波速 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 2. 周期T：波前进一个波长的距离所需要的时间 3. 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 4. 波速v：波在介质中向前传播的速度 Δx t+Δt时刻 x y t时刻 0 A B 二、波长、频率、波速 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 2. 周期T：波前进一个波长的距离所需要的时间 3. 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 4. 波速v：波在介质中向前传播的速度 单位时间内，某一振动状态（即振动相位）所传播的距离 波速由介质决定 波长由振源和介质共同决定 二、波长、频率、波速 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 2. 周期T：波前进一个波长的距离所需要的时间 3. 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 4. 波速v：波在介质中向前传播的速度 思考：一列波从一种介质进入另一种介质时，周期、频率、波速、波长如何变化？ 介质决定波速 波源决定波的周期、频率 周期、频率不变 波速变化 波长变化 若已知波的传播方向，如何判断质点的振动方向？ 波源和传播方向和各质点的振动方向有关系，若已知波的传播方向，如何判断质点的振动方向？ 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 x y 0 波源 v • • • • 带动法 y x O P P′ 传播方向 波源 思考：如果是已知P点的振动方向向下，怎样判断波的传播方向呢？ 若已知波的传播方向，如何判断质点的振动方向？ 若已知波的传播方向，如何判断质点的振动方向？ 质点振动方向，波的传播方向，两个箭头总是在曲线的同侧。 同侧法 Y X O 传播方向 v v 上下坡法 y x O 传播方向 上坡 下坡 上坡 上坡下 下坡上 沿波的传播方向，“上坡”的质点向下振动；“下坡”的质点向上振动 P 若已知波的传播方向，如何判断质点的振动方向？ 若已知波的传播方向，如何判断质点的振动方向？ 微元平移法 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。 y x O P Q 传播方向 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。 ⑴如果波是向左传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？ ⑵如果波是向右传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？ 例题(课本P69) 解：⑴如果波是向左传播，则 ，由 得v＝0.12 m/s 波的周期为： ⑵如果波是向左传播，则 ，由 得 v＝ 0.36 m/s 波的周期为： 例题(课本P69) 练一练 1.(多选)如图所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图，此时刻质点F的振动方向如图所示。则（ ） A.该波向右传播 B.质点B和D的运动方向相同 C.质点C比质点B先回到平衡位置 D.此时质点F和H的加速度相同 CD 练一练 2.如图中实线是一列简谐横波在t1 ＝ 0时刻的波形，虚线是这列波在t2 ＝ 0.5 s时刻的波形。 （1）写出这列波的波速表达式； （2）若波速大小为74 m/s，波速方向如何？ 课堂小结 波长、频率和波速 波的图像 波的描述 波的传播方向和质点振动方向的判定 意义 横轴 平衡位置 各个质点——某一时刻 物理量 纵轴 偏离平衡位置的位移 正弦波（简谐波） 等振幅 波长λ 频率f（周期T） 与波源的频率（周期）相同 相位总是相同的相邻质点间的距离 波速v 由介质本身决定 带动法 同侧法 上下坡法 微平移法 谢谢聆听 Lavf58.46.101 $$