3.2 波的描述 课件—2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

人教版（2019）选择性必修一教学课件 第二节 波的描述 第三章 机械波 目录 contents 01.导入与素养目标 03.新课讲解 02.课堂练习 04.课堂小结 Part One 导入与素养目标 >>> >>> 1 新课导入 观察水波，可以看出波在空间、时间上具有周期性，类比振动的描述，我们可以用哪些物理量来描述机械波呢？研究单个质点的运动情况时，用振动图像可以很方便地描述质点在任意时刻的位移，而机械波是很多质点的运动，不方便用振动图像来描述，那么能否用其他的图像来描述波呢？ 1 素养目标 物理观念 1.理解波形图像的物理意义，区分波的图像与振动图像。 2.掌握波长、周期、频率、波速概念，知道v=λf关系式，分清各物理量的决定因素。 科学思维 1.能利用波形图判断波传播方向与质点振动方向，掌握多种图像分析方法。 2.辨析波速与质点振动速度的不同，会结合图像提取振幅、波长等信息。 1 素养目标 科学探究 了解波形图的描点绘制思路，体会用图像描述波动的方法。 通过分析波形的平移变化，探究波长、波速、周期之间的定量关系。 科学态度与责任 感受图像方法在研究周期性物理现象中的重要价值。 能用波动知识解释水波、声波等实际波动现象，养成严谨读图习惯。 Part Two 新课讲解 >>> >>> 2 新课讲解 一、波的图像 波在介质中传播时，各质点都在平衡位置附近振动，而整个波形不断地向前传播，在时间上、空间上都具有周期性，如何通过图像来描述波的运动情况呢？ 2 新课讲解 y 位移 （1）用横坐标x表示在波传播方向上各个质点的平衡位置 （2）用纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移 x 平衡位置 正方向 负方向 ο 1. 波的图像表示法 （3）在xOy坐标平面上标出某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移 2 新课讲解 y 位移 x 平衡位置 O （4）波的图象的画法： 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。 （5）波的图象的物理意义： 波的图象表示介质中各个质点在某一时刻(同一时刻)偏离平衡位置的位移的空间分布情况。在不同时刻质点振动的位移不同，波形也随之改变，不同时刻的波形曲线是不同的。 2 新课讲解 波的图像反映了介质中的 各个质点 在 某一时刻 的位移情况。 (1)波源做简谐运动时，在各个时刻波的图像是一条 正弦（或余弦）曲线 ，这种波称为 简谐波 。 (2)简谐波中各质点的振动是简谐振动。 2 新课讲解 波是随时间不断变化的是一个质点带动另一个质点在运动，如果振源在作简谐振动，振源带动介质中其他质点运动，得到的波形图是什么图形呢？ 特点：每个质点都在做简谐振动，质点振动的最大位移都相同。 如果波的图像是正弦曲线，这种波叫做正弦波，也叫简谐波。 2 新课讲解 1.简谐波的波形图与质点的振动图像都是正弦曲线。 2.波形图表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移，振动图像则表示介质中“某一质点”在“各个时刻”的位移。 3.两个图像判断质点振动方向的方式不同，振动图像可通过下一个极短时间内质点位移的变化来确定质点的振动方向，而波形图则需根据波产生和传播的特点来判断。 2 新课讲解 二、波长、频率、波速 （1）定义：沿波的传播方向，任意两个相邻的同相振动的质点之间的距离（包含一个“完整的波”），叫作波的波长，常用<m></m>表示。 x/m O 0.2 －0.2 y/m 12 2 4 6 8 10 a b · · · · · · λ λ λ 纵波的波长 横波的波长 1.波长 2 新课讲解 波长是任意两个相邻波峰（谷）间的距离；是任意两个相邻密（疏）部间的距离。 ①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 ②在纵波中，两个相邻 密部 或两个相邻 疏部 中央的距离等于波长 2 新课讲解 （2）特征 ①两个相邻的、在振动过程中相对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离等 于波长. ②在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于波长. ③在纵波中,两个相邻的密部（或疏部）之间的距离等于波长. ④在一个周期内,波在介质中传播的距离等于波长. （3）物理意义 波长反映了波在空间上的周期性，其大小由波源和介质（同一波源产生的机械波， 随着传播介质的不同，波长会发生改变）决定. 2 新课讲解 2.振幅 （1）定义：在波动中，各质点离开平衡位置的最大距离，即其振动的振幅，也称为波的振幅，常用<m></m>表示. v （2）物理意义：波的振幅的大小反映波所传播能量的大小；振动的振幅越大,振动的能量就越大,波所传播的能量也就越大；波的振幅大小是波所传播能量的直接量度； 2 新课讲解 3、频率 （1）定义：波在传播过程中，介质中各质点振动的频率都相同，这个频率也称为波的频率. 波的频率在数值上也等于单位时间内通过某点的“完整的波”的数目. （2）决定因素：波的频率等于波源振动的频率，由波源决定，与介质的种类无关. （3）周期和频率的关系 v 2 新课讲解 4.波速 （1）定义：在波源振动的一个周期<m></m>内，振动向外传播了一个波长<m></m> 的距离，波的传播速度为<m></m>. （2）物理意义：描述振动（或波形）在介质中传播的快慢. （3）波长、周期（或频率）与波速之间的关系： <m></m>,<m></m><m></m> 不能认为<m></m>与<m></m> 成正比，或<m></m>与<m></m>成反比<m></m> （4）决定因素： 机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，在不同的介质中，波速是不同的. 2 新课讲解 对波速及波的周期性的理解 1.波速与质点的振动速度不同，质点的振动是在平衡位置两侧的变速运动，振动速度随时间按正（余）弦规律变化；而波速反映了振动在介质中传播的快慢,在同种均匀介质中，波是匀速传播的，由一种介质进入另一种介质时，波速会发生改变. 2.每隔<m></m>个波长或经<m></m>个周期<m></m>，波形恢复原来的形状，这就是波的“空间周期性”和“时间周期性”. 2 新课讲解 5.波长、周期（或频率）和波速的关系 (1)波速等于波长和频率的乘积. (2)经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于一个波长 (3)波速等于波长和频率的乘积这一关系虽从机械波得到，但对其他形式的波（电磁波、光波）也成立 2 新课讲解 波速由介质决定，与波的频率、质点的振幅无关 波的频率只取决于波源，与波速、波长无关。波在传播过 程中、从一种介质进入另一种介质时频率不变。 波长则决定于v和T。波从一种介质进入另一种介质波速发生变化，周期不变，波长发生变化；波在同一介质中传播，当周期发生变化，波长也发生变化。 1．波速由什么决定？ 2．频率由什么决定？ 3．波长由什么决定？ 2 新课讲解 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 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，后面的质点依次重复前面质点的振动。 2 新课讲解 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，如图所示 2 新课讲解 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。 2 新课讲解 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) Part Three 课堂练习 >>> >>> 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 Part Four 课堂小结 >>> >>> 课堂小结 4 波的描述 波的图像 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 波的传播方向和质点振动方向的判定 带动法 同侧法 上下坡法 微平移法 波长、频率和波速 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 感谢观看 Thanks $