3.3 波的图像 课件-2025-2026学年高二上学期物理教科版选择性必修第一册

null第三章 机械波 High school physics 理解波的图像的物理意义，能从波的图像中找出各物理量信息。 02 01 重点 知道波的图像和振动图像的区别与联系。 03 会根据波的图像，熟练运用不同的方法判定波的传播方向和质点的振动方向。 重难点 重点 波的图像 01 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？ 公司logo 公司logo 情境导入 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？ 动画 11 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 用照相机把波的形状摄下来，就是按下快门瞬间各个质点离开各自平衡位置时的情形→ 波的图像。 公司logo 公司logo 观察与思考 右图是根据一根绳上横波的照片画出的图，记录了绳上各质点在该时刻的具体位置。 表示某一时刻绳中各质点偏离平衡位置的位移 表示在波的传播方向上绳中各质点的平衡位置 x y O 建立 坐标系 描点 连线 x1 y1 x1 y1 x2 y2 x2 y2 公司logo 公司logo 核心知识 正弦波 直观反映介质中的各振动质点在某一时刻的位置 物理意义 波的图像有时也称为波形图，简称波形。波形图是正弦曲线的波，称为正弦波，又叫作一维简谐波。 公司logo 公司logo 核心知识 1.(多选)如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某个时刻的波形图，由图像可知 A.质点b此时位移为零 B.质点d的振幅为2 cm C.此列波的波长是10 m D.质点a再经过通过的路程是4 cm， 偏离平衡位置的位移大小是4 cm √ √ √ 例题 由题图知，质点b在平衡位置，所以此时其位移为零，选项A正确； 简谐波在传播过程中，介质中各质点的振幅相同，所以质点的振幅都是2 cm，选项B正确； 从题图可以看出，此列波的波长是10 m，C正确； 再经过的时间，质点a将运动到负的最大位移处，通过的路程是4 cm，偏离平衡位置的位移大小是2 cm，选项D错误。 例题 由波的图像可以直接看出该时刻各个质点偏离平衡位置的位移、该列波的波长及振幅。 公司logo 公司logo 总结提升 质点振动方向与波的传播方向的关系 02 简谐横波某时刻的波形图如图所示，请回答下列问题： (1)若质点a向上运动，则波向什么方向传播？ (2)若波从右向左传播，则质点c向什么方向运动？ 答案　向右 答案　向上 公司logo 公司logo 观察与思考 若已知波的传播方向，如何判断质点的振动方向？ 已知质点的振动方向，如何判断波的传播方向呢？ y x O 常用方法 ☆ 带动法 ☆ 微平移法 ☆ 同侧法 ☆ 上下坡法 公司logo 公司logo 核心知识 带动法 后面质点依次重复前面质点的振动。 y x O 传播方向 P Q 例：在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′， P′在P点下方，则P向下振动； 同理，Q′在上方，则Q向上振动． P′ Qˊ 公司logo 公司logo 核心知识 微平移法 O x y a b c d e f g 将波形图沿传播方向进行微小平移，再由x轴上某一位置的两波形曲线上的点来判定。 传播方向 传播方向 O x y a e f g b c d 公司logo 公司logo 核心知识 同侧法 在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。 y x O v v 公司logo 公司logo 核心知识 上下坡法 y x O 上坡 下坡 上坡 沿波的传播方向看， “上坡”的点向下运动， “下坡”的点向上运动。 传播方向 上坡下下坡上 公司logo 公司logo 核心知识 2.(来自教材)一列简谐横波在某一时刻波的图像如图所示。 (1)这列波的振幅和波长分别是多少？ (2)已知波向右传播，说明平衡位置 分别为A、B、C、D的4个质点在此 时刻的振动方向。 (3)若波速为240 m/s，求波的频率。 (4)画出再经过时的波的图像。 答案　 (1) 0.2 m　8 m　 (2)向下　向上　向下　向下　 (3) 30 Hz 例题 (1)由图像可知振幅为0.2 m，波长为8 m。 (2)根据波沿x轴向右传播，可以知道质点B的振动比左边的质点A要滞后一些，此时刻质点A已经到达上方最大位移处，所以质点B此时刻的运动方向是向上的。同理，可以判断C、D此时刻运动方向是向下的。 (3)由v=λf得f== Hz=30 Hz (4)由于波向右传播，把此时刻波的图像沿x轴向右平移时波的图像。 波的图像与振动 图像的比较 03 比较项目 振动图像 波的图像 不同点 物理意义 表示某一质点在各时刻的位移 表示某时刻各质点的位移 研究对象 一个振动质点 沿波传播方向的所有质点 研究内容 一个质点位移随时间变化的规律 某时刻所有质点的空间分布规律 图像     公司logo 公司logo 核心知识 比较项目 振动图像 波的图像 不同点 图像随时间变化情况 随时间延伸，原有部分图形不变 整个波形沿波的传播方向平移，不同时刻波形一般不同 比喻 单人舞的录像 抓拍的集体舞照片 相同点 图像形状 正弦曲线(简谐波) 可获得的信息 质点振动的振幅及位移、加速度的大小和方向变化 公司logo 公司logo 核心知识 3.(多选)(2024·内江市高二期中)图a为一列简谐横波在t=0.1 s时刻的波形图，P是平衡位置为x=1 m处的质点，Q是平衡位置为x=4 m处的质点，图b为质点Q的振动图像，则下列说法正确的是 A.该波的周期是0.1 s B.该波的传播速度为40 m/s C.该波沿x轴的负方向传播 D.t=0.1 s时，质点P的速度方向向下 √ √ 例题 由题图知λ=8 m，T=0.2 s，则波速v==40 m/s，故A错误，B正确； 由题图b读出，t=0.1 s质点Q的速度方向向下，由波形的平移法可知，这列波沿x轴负方向传播，故C正确； 由于波沿x轴负方向传播，根据同侧法可知，0.1 s时P点向上振动，故速度方向向上，故D错误。 例题 4. (2024·南平市高二期末)在一均匀介质中，由波源S发出的波同时沿x轴正、负两个方向传播。t=0时波源S开始振动，振动图像如图所示。则波源S振动半个周期时，x轴上形成的波形图为 √ 针对训练 由波源的振动图像可知，波源的起振方向沿y轴正方向，即波传播到的最前端的起振方向也是沿y轴正方向，波源振动半个周期，向左和向右分别形成半个波长的波形，故选A。 例题 波的图像 波的图像 波的图像与振动图像的比较 带动法 图像的建立 图像的物理意义 各个质点某一时刻位移 简谐波 质点简谐振动、波的图像是正弦（余弦）曲线 质点振动方向与波传播方向的关系 微平移法 同侧法 上下坡法 不同点：图像意义、研究对象、研究内容 相同点：可获得振幅、位移、加速度 建立坐标系、描点、连线 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $