3.2 波的描述 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

第三章 机械波 第2节 波的描述 情境与思考 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？ 波的图像的获得方法 ①照相法：拍照得到照片，照片记录了各质点在该时刻的具体位置。 建立坐标系，把该时刻各质点的具体位置反映在坐标系中。 y x 波的图像的获得方法 ②画图法：如图将某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移矢量的末端用平滑的曲线 连接起来，得到这一时刻波的图像。 用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置；纵坐标y表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移。 选取质点振动的某一方向为y轴的正方向，x轴一般取向右为正。 在坐标系中描出一系列点，使各点的横坐标为对应质点的平衡位置，纵坐标为该质点位移。 用一条平滑的曲线把描的点连接起来就是该时刻波的图像，也称波形图或波动图。 1. 简谐波的图像： ①如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫做正弦波，也叫简谐波。 波的图像 ②介质中有简谐波传播时，介质中的各质点均在做简谐运动。 2. 波的图像与振动图像的意义： ①波的图像表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移。 ②振动图像表示介质中“某一质点”在“各个时刻”的位移。 “广场舞抓拍” “单人舞录像” 波的图像 3. 波动图像与振动图像的比较： 振动图像 波动图像 图像 物理意义 横坐标 纵坐标 图像变化 运动特点 表示某质点在各个时刻对 平衡位置的位移 表示某时刻各个质点对 平衡位置的位移 时间 各个质点的平衡位置 质点相对平衡位置的位移 随时间变化时原有部分不变 质点作简谐运动 整个波沿传播方向随时间平移 各质点作简谐运动， 同一介质中，波匀速直线传播 各个质点相对平衡位置的位移 例1. (多选)关于振动图像和波的图像，下列说法中正确的是( 　 ) A. 振动图像研究的是一个质点在振动过程中位移随时间的变化，而波的图像研究的是某一时刻在波的传播方向上各个质点在空间的分布 B. 简谐振动图像的形状不随时间变化，而简谐波的图像形状随时间而变化 C. 简谐运动图像和简谐波的图像其形状都是正弦(或余弦)曲线 D. 振动图像的图线实质是振动质点所经过的路径形状，波的图像其图线实质是某一时刻各个质点的连线形状 1. 简谐波的图像： ①如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫做正弦波，也叫简谐波 波的图像 ②介质中有正弦波传播时，介质中的各质点均在做简谐运动。 2. 波的图像与振动图像的意义： ①波的图像表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移。 ②振动图像表示介质中“某一质点”在“各个时刻”的位移。 “广场舞抓拍” “单人舞录像” ABC 4. 传播方向与振动方向互判： 波的图像 带动法 逆向描点法 上下坡法 同侧法 （不夹波形） 微平移法 看前一质点的振动方向 传播方向和振动方向的箭头在图像同侧 逆着波的传播方向描轨迹，笔尖向上走，质点向上振；反之 沿波的传播方向，上坡时质点向下振；下坡时质点向上振 将波沿传播方向微平移，对比同一x坐标两波形上的点判断 AD C 波长、频率和波速 阅读教科书“波长、频率和波速” 标题下的内容，思考后完成下列填空: 1. 波长： (1)在波的传播方向上，振动相位总是 的两个相邻质点间的距离，叫作波长，通常用λ表示。 相同 (3)在纵波中，两个相邻 或两个相邻 之间的距离等于波长。 (2)在横波中，两个相邻 或两个相邻 之间的距离等于波长。 波峰 波谷 密部 疏部 (4)相距λ整数倍的质点振动步调总是 ； (5)相距λ/2奇数倍的质点振动步调总是 。 任意时刻x、v、a总相同， 即有关振动的一切物理量总相同 相同的 相反的 波长、频率和波速 阅读教科书“波长、频率和波速” 标题下的内容，思考后完成下列填空: 2. 波的周期和频率： (1)在波动中，各个质点在波源和邻近质点的带动下做受迫振动，各个质点的振动周期或频率是 的，都等于 的振动周期或频率，这个周期或频率也叫波的周期或频率。 (2)决定因素：波的周期或频率由 决定。 相同 波源 波源 (3)时空对应：波源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播 。 一个波长 3. 波速： (1)定义：波速是指波在介质中传播的速度。波在均匀介质中匀速传播。 (2)决定因素： ①机械波的波速是由 本身的性质决定的，不同频率的机械波在相同的介质中传播速度 ，在不同介质中波速一般不同，另外，波速还与 有关。 ②某种机械波从一种介质进入另一介质， 不变，波速改变。 介质 相同 温度 频率 4. 波长、波速和频率（周期）的关系： 思考：图中实线为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？ 例4. 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？ 0.12m/s；2s 0.36m/s；0.67s 12 分析以下两道题目，归纳形成波的多解的原因： 例5. 图中的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线，经2s后，其波形如图中虚线所示。 分析该波的波长、周期和波速。 例6. 一列简谐波在A、B两质点间传播用时t = 5s，A、B两质点平衡位置间的距离为10m，某时刻A质点位于平衡位置且要向下振动，B质点位于波峰位置，试求这列波的波长波速和周期。 1. 周期性 ①时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确 ②空间周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确 2. 双向性 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 同学们，下课！ 14 Lavf57.62.100 $