3.2 机械波的描述 课件-2026-2027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，从第二章简谐运动的x-t图像切入，因波是多质点运动无法用x-t图像描述，引出波的图像，构建新旧知识衔接的学习支架。 其亮点在于通过微平移法等五种方法判断质点振动与波传播方向，结合波与振动图像对比表格、例题及多解问题分析，体现科学思维的模型建构与科学推理，助力学生提升分析能力，为教师提供系统教学资源。

第三章 机械波 粤教版 选择性必修一 第二节 机械波的描述 1 新课导入 在第二章，我们学习了简谐运动，用x-t图像描述一个质点（弹簧振子或单摆）在任意时刻的位移。 而波却是很多质点的运动，在同一时刻各个质点的位移都不尽相同，不方便用x-t图像来描述。我们应该用什么图像来描述？ 我们以横波为例研究波的图像 一、机械波的图像 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。 3 一、机械波的图像 y 位移 用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置 用纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移 x 平衡位置 正方向 负方向 O 波的图像物理意义：表示各质点在某一时刻偏离平衡位置的位移分布规律。 不同时刻对应的波的图像不同 简谐波（最基本、最简单的波） 波峰 波谷 4 一、机械波的图像 从波的图像上可获得的物理信息： 1、在该时刻沿传播方向上各个质点的位移 2、在波的传播过程中各质点振动的振幅A及波长λ 若已知周期T (T机械波传播 = T波源振动) 可求波速v : 思考1：一列波在不同介质中传播时，其频率(或周期)、波长及波速哪个会改变？哪个不会改变？ 5 周期T (T机械波传播 = T波源振动) 波速 思考1：一列波在不同介质中传播时，其频率(或周期)、波长及波速哪个会改变？哪个不会改变？ 波的频率只取决于波源，频率不变 波速取决于介质的性质 波长取决于v和T 6 思考2：已知某一时刻 t 波的图像，波以一定速度v在介质中传播，经过 Δt 的时间，能否画时刻 t + Δt 波的图像？ ｘ ｙ O 思考3：能否判断质点的振动方向？ 7 二、判断质点振动方向或波传播方向(大本P58/P72) (1)微平移法（描点法）: 实线为t时刻的波形，沿波的传播方向将波的图像平移微小距离Δx ，作出微小时间Δt后的波形(Δt<)如虚线所示，然后根据t时刻、 t + Δt 时刻质点位置判断质点的振动方向． ∆x = v∆t 二、判断质点振动方向或波传播方向(大本P58/P72) (2)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点上方，则P向上振动，若P′在下方，则P向下振动． 二、判断质点振动方向或波传播方向(大本P58/P72) (3)上下坡法：沿波的传播方向看去，“上坡”处的质点向下振动，“下坡”处的质点向上振动，简称“上坡下、下坡上”． Y X O b f 波的传播速度 上坡 下坡 上坡 h 下坡 上坡 下坡 Y X O b f 波的传播速度 h 上坡下 下坡上 上坡下 下坡上 二、判断质点振动方向或波传播方向(大本P58/P72) (4)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． 二、判断质点振动方向或波传播方向(大本P58/P72) (5)逆向描迹法：逆着波的传播方向用铅笔描波形曲线，笔头向上动，质点的振动方向向上，笔头向下动，质点的振动方向就向下 例1：如图是一列沿着绳向右传播的绳波波形，此时波刚传到B点，由图可判断波源A点开始的振动方向是(　　) A．向左　 B．向右　 C．向下　 D．向上 D 各质点的起振方向都与波源的起振方向相同 微平移法、带动法、上下坡法、同侧法、逆向描迹法 例2：一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为 4 m/s．某时刻波形如图所示，下列说法正确的是(　　) A．这列波的振幅为4 cm B．这列波的周期为1 s C．此时x＝4 m处质点沿y轴负方向运动 D．此时x＝4 m处质点的加速度为0 D 微平移法、带动法、上下坡法、同侧法、逆向描迹法 例3：如图所示是一列简谐横波在某时刻的波形图．若此时质点P正处于加速运动过程中，则此时(　　) A．此波沿x轴正向传播 B．质点N比质点Q先回到平衡位置 C．质点N处于减速运动过程中 D．质点Q和质点N运动情况恰好相反 B 例4：如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐波在某一时刻的图像，下列说法中正确的是(　　) D A．该时刻质点a和质点d位移相同，加速度方向相反 B．该时刻质点b和质点c位移相同，速度方向也相同 C．质点b比质点c先回到平衡位置 D．质点a比质点d先回到平衡位置 从波的图像上可获得的物理信息： 1、在该时刻沿传播方向上各个质点的位移 2、在波的传播过程中各质点振动的振幅A及波长λ 若已知周期T (T机械波传播 = T波源振动) 可求波速v : 3、可以画出任一时刻的波形图。 4、能根据波的传播方向判断各个质点在该时刻的运动方向、 加速度方向及其变化情况； 17 三、波的图像与振动图像 比较项目 简谐运动的图像 简谐波的图像 图像 坐 标 横坐标 时间 各质点的平衡位置 纵坐标 某一质点在不同时刻的振动位移 介质中各质点在同一时刻的振动位移 研究对象 一个质点 沿波传播方向上的各质点 可获信息 质点振动的振幅、位移、加速度的方向 质点振动的振幅、振动、位移、加速度的方向 联系 质点的振动是组成波动的基本要素 质点的振动是组成波动的基本要素 例5：(多选)如图甲所示的y-x图线表示一列简谐波在沿x轴方向传播时的波形图，若以图甲所示情况为计时起点，那么图乙所示y-t图线表示的是(　　) AD A．当这列波沿x轴正方向传播时，是表示a质点的振动图像 B．当这列波沿x轴负方向传播时，是表示a质点的振动图像 C．当这列波沿x轴正方向传播时，是表示b质点的振动图像 D．当这列波沿x轴负方向传播时，是表示b质点的振动图像 例6：如图所示，一列沿x轴传播的简谐横波，t＝0时刻的波形图如图甲所示，图乙表示x＝1.0 m处质点P的振动图像．求：  (1)波的波长λ和振幅A； (2)请判断这列波的传播方向，并计算该简谐横波传播速度v的大小 (3)前0.7 s内质点Q运动的路程s． (4) x＝4.0 m处质点N在前0.7 s内运动的路程 N [答案]　(1)2.0 m　10 cm　(2)沿x轴正方向　5 m/s　 (3)0.7 m (4) 0.5 m 4．在均匀介质中，一列沿x轴正向传播的横波，其波源O在第一周期内的振动图像如图所示，则该波在第一个周期末的波形图是(　　) 大本P61 （1）先看两轴：由两轴确定图像种类。 （2）读取直接信息： 从振动图像上可直接读取周期和振幅； 从波的图像上可直接读取波长和振幅。 （3）读取间接信息： 利用振动图像可确定某一质点在某一时刻的振动方向； 利用波的图像可进行波传播方向与某一质点振动方向的互判。 （4）利用波速关系式 v = λ f 进行综合分析计算。 波的图像与振动图像的综合问题的一般分析步骤 四、波的多解问题(大本P63) (1)周期性． ①时间周期性：相隔周期整数倍时间的两个时刻的波形完全相同，时间间隔Δt与周期T的关系不明确造成多解． ②空间周期性：沿传播方向上，相隔波长整数倍距离的两质点的振动情况完全相同，质点间距离Δx与波长λ的关系不明确造成多解． (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． t ＝ nT＋ Δ t (n ＝ 0，1，2，…) 一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δt或Δx x ＝ n λ＋Δ x (n ＝ 0，1，2，…) [解析]　(1)如果波是向左传播的，从题图可以看出，虚线所示的波形相当于实线所示的波形向左移动了x＝6 cm，由此可求出波速为v＝＝ m/s＝0.12 m/s，波的周期T＝＝ s＝2.0 s． (2)如果波是向右传播的，从题图可以看出，虚线所示的波形相当于实线所示的波形向右移动了x′＝18 cm，由此可求出波速为v′＝＝ m/s＝0.36 m/s，波的周期为T′＝＝ s≈0.67 s． [答案]　(1)0.12 m/s　2.0 s　(2)0.36 m/s　0.67 s 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf57.83.100 学科网版权所有 $