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

该高中物理课件围绕“波的描述”展开，核心知识点包括波的图像、几何描述（波线、波面、波前）及描述波的物理量（波长、波速、周期及关系）。课堂导入通过“如何描述水波的周期性变化”设问，关联简谐运动的x-t图像，引导学生思考用图像记录波的形状，构建从振动到波动的认知支架。 其亮点在于以“问题-讨论-实验模拟”驱动科学探究，通过质点带动法、图像平移法等培养科学思维，结合简谐横波传播实例强化物理观念。学生能深化波动规律理解，提升分析能力，教师可借助结构化流程和多样化方法提高教学效率。

3.2 波的描述 问题 水波在时间和空间上在做周期性变化，我们如何去描述水波？ 讨论 简谐运动中的 x—t 图像描述的是什么？ 能否用图像描述波？ 我们可以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。我们就把这些质点连成曲线，就是该时刻的波的图象。 我们怎么准确描述上述图形中各个质点的位置？ 1. 描述波的图像 图为某时刻绳上横波的波形图. 1.怎样表示各质点的平衡位置? 2.怎样表示各质点的位移? 3. 波的图像的横纵坐标的物理意义是什么？ 波的图像：介质中各质点在某一时刻偏离平衡位置的空间分布；不同时刻，质点位移不同，对应波的形状也不同 1. 描述波的图像 t一定时，y～x给出t时刻空间各点位移分布。 x一定时，y～t给出x点空间各点位移分布。 O P x 波的图像  O t T 振动图像 录像机 照相机 6 1. 描述波的图像 直接读出的量： 间接得出的量： y/cm x/m 0 (4)根据波的产生特点，若已知波的传播方向，可确定各质点在该时刻的振动方向(速度方向)，速度大小的变化趋势等，反之亦然。 (1)可直接读出介质中各质点振动的振幅。 (2)可确定任一质点在该时刻的位移大小和方向。 (3)可确定任一质点在该时刻的加速度的方向。 由波的图象可获得的信息 1. 描述波的图像 若已知波的传播方向，如何判断质点的振动方向？或已知质点的振动方向，如何判断波的传播方向呢？ 常用方法： （1）质点带动法 （2）图象平移法 （3）上下坡法 （4）同侧法 Y X O （1）质点带动法 先振动的质点带动邻近的后振动质点，在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′，若P′在P点下方，则P向下振动，若P′在上方，则P向上振动． Y X O P Q Pˊ Qˊ 传播方向 （2）图象微平移法 O x/m y/cm 传播方向 a b c d e f g 从波源沿传播方向看：上坡下，下坡上 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. O x/m y/cm 传播方向 a b c d e f g 1. 描述波的图像 O P x yo表示质点 O在 t时刻离开平衡位置的距离. 波线上 p 点(坐标x), ), p点比o点的振 p 动落后x/u, p 点在t 时刻的位移是 o点在t-x/u 时刻的位移 如何表示P点在t时刻的振动方程？ 波动方程 2.波的几何描述 波线（wave line）—— 表示波的传播方向的射线（波射线） 波面（wave surface）—— 媒质振动相位相同的点组成的面（同相面） 波前（wave front）—— 最前面的波面 3.描述波的物理量 如何理解波长？     横波 纵波 波长——空间周期 波线上相邻的振动状态相同的两质元间的距离 相邻两个振动位相相差2π的点之间的距离。 13 3.描述波的物理量 图中b点比a点相位落后多少？ 沿波传播方向每增加 的距离，相位落后2 同相点:相距为整数个波长(nλ)的两质点的振动完全相同,称同相点。 反相点:相距为半波长的奇数倍 (2n+1)λ/2的两质点的振动完全相反，称反相点。 3.描述波的物理量 1. 波速 u ：振动状态传播的速度 2. 周期（period）T：波源质点振动的周期(或频率)就是波的周期(或频率). 一般地说，它由媒质的性质和波的类型决定， 有些情况中还与频率有关（色散媒质中）。 思考：波速、波长和频率的关系和各自的影响因素有哪些？ 3.描述波的物理量 1.在一个周期内,波在介质中的传播距离等于一个波长. 2.v=x/ t= / T=  f 3. 波的频率由振源决定. 波的速度由介质决定. （声波） 波速和振动的速度是一回事吗？ 同一类机械波在同一种均匀介质中传播的速度相同． 16 练习 1.介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点( ) A.它的振动速度等于波的传播速度 B.它的振动方向一定垂直于波的传播方向 C.它在一个周期内走过的路程等于一个波长 D.它的振动频率等于波源的振动频率 D 练习 1. 某简谐横波沿x轴正向传播,波速为v=10m/s. 在t=0时刻的波形如图所示. (1)该波的波长= , 周期T= . b质点位移为 , c质点振幅为 . 4m 0.4s 0 5cm 练习 某简谐横波沿x轴正向传播,波速为v=10m/s. 在t=0时刻的波形如图所示. (2)下列说法正确的有 A.质点e比d先回到平衡位置 B.该时刻质点a有正向最大加速度 C.该时刻质点b有正向最大速度 D.该时刻质点c 、e速度、加速度都相同 E.从该时刻开始的一段 极短时间内,质点c速度 增大,加速度减小 【CE】 带动法（波前振后） 微平移法 上下坡法 同侧法 19 练习 某简谐横波沿x轴正向传播,波速为v=10m/s. 在t=0时刻的波形如图所示. (3)从该时刻开始，再经过t=0.7s，质点f通过的路程是 ;位置坐标是 . 35cm (5m, 5cm) T=0.4s v=10m/s  =4m 练习 某简谐横波沿x轴正向传播,波速为v=10m/s. 在t=0时刻的波形如图所示. (4)从该时刻开始计时，画出再经过t=0.7s时刻的波的图象. (5)从该时刻开始计时，画出b点的振动图像。 波是否继续传递下去？ 每一个质点的位置是否发生改变？ 21  练习 某简谐横波沿x轴正向传播,波速为v=10m/s. t=0时刻波的图象如图所示. (6)下列说法正确的有 A. t=0.9s, x=14m质点开始振动 B. x=14m质点开始振动一定沿-y方向 C. 经过0.9s, x=11m质点通过路程45cm D. t=0.9s, x=11m处质点第一次出现波峰 【ABD】 T=0.4s v=10m/s  =4m 练习 一列简谐横波沿x轴负方向传播,图1是t=1s时的波形图,图2是波中某质元位移随时间变化的振动图线(两图同一时间起点),则图2可能是图1中哪个质元的振动图像？ A. x=0m处的质元 B. x=1m处的质元 C. x=2m处的质元 D. x=3m处的质元 【A】 x/m 图1 O y/m 1 2 3 4 5 6 图2 O t/s y/m v 1 2 3 4 5 6 练习 在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点,相邻两质点的距离均为L。一列横波沿该直线向右传播, t=0时到达质点1,质点1开始向下运动,经过时间t第一次出现如图乙所示的波形.则该波的 A.周期为t,波长为8L B.周期为2t/3,波长为8L C.周期为2t/3,波速为12L/t D.周期为t，波速为8L/t 【BC】 练习 如图中的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线。经Δt=0.5s后，其波形如图中虚线所示。设Δt＜T(T为波的周期)， (1)如果波是向右传播，求波的周期和波速; (2)如果波是向左传播，求波的周期和波速. 波的多解性 $