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

该高中物理课件聚焦机械波的描述，涵盖波的图像、周期、频率、波长、波速等核心知识点，通过观察水波提问导入，联系简谐运动图像，搭建从质点振动到波的图像的学习支架，帮助学生建立知识脉络。 其亮点在于结合“拍照定格”等生活实例和带动法、同侧法等多样化判定方法，培养科学思维中的模型建构与科学推理。通过振动与波动图像对比表结构化总结，强化物理观念，助力学生直观理解抽象概念，也为教师提供高效教学资源。

第三章 机械波 第2节 机械波的描述 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？ 一、机械波的图像 t y O A -A 振动图像 思考：如何用图像描述机械波在同一时刻各质点的位移？ 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。 拍照定格 每一幅照片就可以显示相应时刻各质点的位置 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 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 从波的图象上可获得哪些信息？ x/m y/cm 5 -5 0 2 4 6 ③各个质点的位移Y：对应于图像上某一点的坐标（x，y） ①振幅A：图像的峰值。 ②波长λ：相邻两个波峰或波谷之间的距离。 4.波的图像的应用 质点P0 和质点P8 的振动步调完全一致，也就是说，两个质点振动的相位相同，它们在任何时刻相对平衡位置的位移的大小和方向总是相同的。 观察并分析质点P0 和质点P8在振动过程中有什么相同点. 二、描述机械波的物理量 在波动中，各个质点振动周期或频率是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率，这个振动周期(或频率)也叫作波的周期(或频率). 1.周期T、频率f 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.波长λ: 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 两平衡位置间的距离 3.波速v： 机械波在介质中的传播速度。 经过一个周期T，振动在介质中传播的距离x等于一个波长λ v 机械波在介质中的传播速度由介质本身性质有关，与波长、周期或频率无关 思考1：声波由空气传入水中，波的频率和波长怎样变化？ 思考2：如图所示，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？ 不能，可能向右传播，也可能向左传播。 a x y O 波源 波源 一简谐波在某时刻的波形如图 (1)若此列波正在沿x轴正方向传播，图中质点a此刻向哪个方向振动？ (2)若此刻质点a正在向下振动，此列波正在沿x轴的正方向运动还是沿x轴负方向运动？ 质点a正在向y轴正方向运动 此列波正在向 x 轴负方向运动 三、波的传播方向和质点振动方向的判定 1.带动法 y x O P P′ 传播方向 波源 先振动的质点带动邻近的后振动的质点，在质点P靠近波源一侧附近的图像上另找一点P′ ， P′为先振动的质点，若P′在P 点上方，则P 向上振动，若P′在下方，则P 向下振动． （1）已知波向右传播，试判断P点振动方向？ 1.带动法 y x O P P′ 传播方向 波源 思考：如果已知P点的振动方向向下，判断波的传播方向． 2.同侧法 y x O P 传播方向 振动方向 y x O P 传播方向 振动方向 在水平传播的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 3.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 思考：如果已知P点的振动方向向上，判断波的传播方向． y x O 4.微平移法 P Q 传播方向 在某时刻波形的基础上，作出经微小时间Δt后的波形，就知道了各质点经过Δt时间后到达的位置，此刻质点振动方向也就知道了。 波向前传播，波形也向前平移(质点不随波迁移) 确定质点运动方向 形象记忆 图线变化 物理意义 y/m λ x/m x/m T t/s 图线 研究内容 研究对象 波动图象 振动图象 单一振动质点 沿波传播方向的所有质点 一质点的位移随时间的变化规律 某时刻所有质点的空间分布规律 表示各质点在某时刻的位移 表示一个质点在各时刻的位移 随时间推移图象延伸，但已有的图象形状不变 随时间推移图象沿传播方向平移 比喻为一个质点的“录象带” 比喻为无数质点某一时刻拍摄的“照片” 根据下一时刻的位移来判断 根据“质点带动原理”来判断 振动图像与波动图像的对比 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 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 2.一列简谐波在t=0时刻的波形如图甲所示,图乙表示该波传播的介质中某质点此后一段时间内的振动图像,则(　　) A.若波沿x轴正方向传播,图乙应为a点的振动图像 B.若波沿x轴正方向传播,图乙应为b点的振动图像 C.若波沿x轴正方向传播,图乙应为c点的振动图像 D.若波沿x轴正方向传播,图乙应为d点的振动图像 B 3.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？ 【解析】（1）由题图像可知 λ ＝ 8 m 当波向右传播时，波传播距离为： s ＝ n λ＋ λ ＝ (8n＋3) m (n＝0，1，2...) 波速为：v ＝ ＝ m/s ＝ (16n＋6) m/s　(n＝0，1，2…) 当波向左传播时，波传播距离为： s ＝ n λ＋ λ ＝ (8n＋5) m (n＝0，1，2…) 波速为：v ＝ ＝ m/s ＝ (16n＋10) m/s　(n＝0， 1，2…) 【解析】（2）若波速大小为74 m/s， 在 Δ t ＝ t2－t1 时间内波传播的距离为： s ＝ v Δ t ＝ 74×0.5 m ＝ 37 m 因为：s ＝ 37 m ＝ 4λ＋ λ 所以波向左传播。 Lavf58.46.101 Lavf59.6.100 波在不同介质中传播时，其频率总与波源振动频率相同，故频率保持不变，因v＝fλ，λ＝eq \f(v,f)，v变大，则λ变大。 $