2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理選擇性必修1 第3章機(jī)械波第2節(jié)波的描述(9)課件

1、波的描述1.在波動(dòng)中,振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)_質(zhì)點(diǎn)間的距離,叫做_,通常用_表示.2在橫波中,兩個(gè)_波峰或者兩個(gè)_之間的距離等于波長；在縱波中,兩個(gè)_密部或兩個(gè)_之間的距離等于波長.3在波動(dòng)中,各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期或頻率是_的,它們都等于_的振動(dòng)周期或頻率,這個(gè)周期或頻率也叫做_周期或頻率.4機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度為v_,該式對(duì)于以后要學(xué)習(xí)的電磁波也適用.5機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度由_的性質(zhì)決定,在不同的介質(zhì)中,波速是_的.知識(shí)點(diǎn)1 波長、頻率和波速(1)波長兩個(gè)相鄰的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)總是相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離,或者說在振動(dòng)過程中,對(duì)平衡位置的位移總是相等的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離叫做波長.例如,在橫波中兩個(gè)

2、相鄰波峰(或波谷)之間的距離,在縱波中兩個(gè)相鄰密部(或疏部)之間的距離都等于波長.波長用表示.注意：對(duì)波長的認(rèn)識(shí)還有以下幾種說法：兩個(gè)相鄰的、在振動(dòng)過程中對(duì)平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點(diǎn)間的距離,等于波長.在橫波中,兩個(gè)相鄰的波峰(或波谷)間的距離等于波長.在縱波中,兩個(gè)相鄰的密部(或疏部)中央間的距離等于波長.在一個(gè)周期內(nèi)振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的距離等于波長.(2)頻率(周期)由實(shí)驗(yàn)觀測(cè)可知：波源振動(dòng)一個(gè)周期,其他被波源帶動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)也剛好完成一次全振動(dòng),且波在介質(zhì)中往前傳播一個(gè)波長.由此可知,波動(dòng)的頻率(周期)就是波源振動(dòng)的頻率(周期).頻率(周期)用f(T)表示.注意：每隔n個(gè)波長的距離,波形就重復(fù)

3、出現(xiàn)；每隔n個(gè)周期的時(shí)間,波形恢復(fù)原來的形狀,這就是波的“空間周期性”和“時(shí)間周期性”.注意：波速與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度不同,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng),振動(dòng)速度隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化.波速的大小由介質(zhì)的性質(zhì)決定,同一列波在不同介質(zhì)中傳播速度不同,但同一類機(jī)械波在同一均勻介質(zhì)中傳播速度相同.如聲波,在空氣中不管哪種頻率的波傳播速度相同.【例1】關(guān)于波長的下列說法中正確的是()A機(jī)械振動(dòng)在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離就是一個(gè)波長B在波形圖上位移相同的相鄰兩質(zhì)點(diǎn)之間的距離等于一個(gè)波長C在波形圖上速度最大且相同的相鄰兩質(zhì)點(diǎn)間的距離等于一個(gè)波長D在波形圖上振動(dòng)情況總是相同的兩點(diǎn)間的距離等于一個(gè)波長【答案】A、C【解析

4、】機(jī)械振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)向遠(yuǎn)處傳播一個(gè)完整的波形,故A選項(xiàng)正確；由波形圖可見,在一個(gè)完整波形上,位移相同的相鄰質(zhì)點(diǎn)之間的距離不一定等于一個(gè)波長,故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；速度最大且相同的質(zhì)點(diǎn),在波形圖上是在平衡位置上,如果相鄰,那么正好是一個(gè)完整波形的兩個(gè)端點(diǎn),所以C選項(xiàng)正確；振動(dòng)情況總是相同的兩點(diǎn)間的距離是波長的整數(shù)倍,故D選項(xiàng)不正確.【思維點(diǎn)悟】波長是描述波的一個(gè)重要物理量,要從以下幾個(gè)方面加以理解：(1)從波的傳播上；(2)從各質(zhì)點(diǎn)的相互聯(lián)系上；(3)從波形圖上.對(duì)應(yīng)練習(xí)1如圖1231所示是一列簡諧波在某一時(shí)刻的波形圖象.下列說法中正確的是()A質(zhì)點(diǎn)A、C、E、G、I在振動(dòng)過程中位移總是相同B質(zhì)

5、點(diǎn)B、F在振動(dòng)過程中位移總是相同C質(zhì)點(diǎn)D、H的平衡位置間的距離是一個(gè)波長D質(zhì)點(diǎn)A、I在振動(dòng)過程中位移總是相同,它們的平衡位置間的距離是一個(gè)波長解析：從題圖中可以看出質(zhì)點(diǎn)A、C、E、G、I在該時(shí)刻的位移都是零,由于波的傳播方向是向右的,容易判斷出質(zhì)點(diǎn)A、E、I的速度方向是向下的,而質(zhì)點(diǎn)C、G的速度方向是向上的,因而這五個(gè)點(diǎn)的位移不總是相同,A錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)B、F是處在相鄰的兩個(gè)波峰的點(diǎn),它們的振動(dòng)步調(diào)完全相同,在振動(dòng)過程中位移總是相同,B正確；質(zhì)點(diǎn)D、H是處在相鄰的兩個(gè)波谷的點(diǎn),它們的平衡位置之間的距離等于一個(gè)波長,C正確；雖然質(zhì)點(diǎn)A、I在振動(dòng)過程中位移總是相同,振動(dòng)步調(diào)也完全相同,但由于它們不是相

6、鄰的振動(dòng)步調(diào)完全相同的兩個(gè)點(diǎn),它們的平衡位置之間的距離不是一個(gè)波長(應(yīng)為兩個(gè)波長),D錯(cuò)誤.答案：B、C知識(shí)點(diǎn)2 波長、頻率和波速之間的關(guān)系(2)周期和頻率,只取決于波源,而與v、無直接關(guān)系.(3)速度v取決于介質(zhì)的物理性質(zhì),它與T、無直接關(guān)系.只要介質(zhì)不變,v就不變,而不取決于T、；反之如果介質(zhì)變,v也一定變.(4)波長則取決于v和T.只要v、T其中一個(gè)發(fā)生變化,其值必然發(fā)生變化,而保持vf的關(guān)系.注意：盡管波速與頻率或周期可以由公式vf或v/T進(jìn)行計(jì)算,但不能認(rèn)為波速與波長、周期或頻率有關(guān),也不能以為頻率或周期會(huì)因波速、波長的不同而不同,因?yàn)樗鼈兌际谴_定的,分別取決于介質(zhì)與波速.【例2】一

7、列橫波沿x軸的正方向傳播,波速v300 m/s.已知x10.30 m和x20.90 m處是振動(dòng)中位移大小總是相同、方向總是相反的相鄰兩點(diǎn),求這列波的頻率.【答案】250 Hz1.波的多解性問題由于振動(dòng)具有周期性,物體會(huì)在不同的時(shí)刻多次達(dá)到同一位置,故容易出現(xiàn)多解問題,而對(duì)波動(dòng),波的圖象的周期性是波動(dòng)問題出現(xiàn)多解的最主要因素,主要包括三種情況：(1)波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定,出現(xiàn)多解可能性.(2)波形移動(dòng)的距離x與波長的關(guān)系不確定,必有系列解；若x與有一定的約束關(guān)系,可使系列解轉(zhuǎn)化為有限多解或唯一解.(3)波形變化的時(shí)間t與周期T的關(guān)系不確定,必有系列解；若t與T有一定的約束關(guān)系,可使系

8、列解轉(zhuǎn)化為有限多解或唯一解.由于波動(dòng)問題的多解性的出現(xiàn),從而導(dǎo)致了求解波動(dòng)問題的復(fù)雜性,而最容易失誤的往往是漏解,因此在解決振動(dòng)和波動(dòng)問題時(shí)一定要考慮全面,尤其是對(duì)題設(shè)條件模糊,沒有明確說明的物理量,一定要考慮其所有可能性.如說質(zhì)點(diǎn)達(dá)到最大位移處,則有正最大位移與負(fù)最大位移兩種可能；質(zhì)點(diǎn)由平衡位置起振,起振方向有向上向下兩種可能；只告訴波速不說傳播方向,應(yīng)考慮沿兩個(gè)方向傳播的可能；若給出兩時(shí)刻的波形,則有可能是波形重復(fù)多次后又變至題目所給的相應(yīng)的后一種波形.總之,只要有多解意識(shí),再根據(jù)題意仔細(xì)分析,就能得到全部的解.【例3】一列簡諧橫波在t0時(shí)刻的波形如圖1232中的實(shí)線所示,t0.02 s時(shí)刻的波形如圖1232虛線所示.若該波的周期T大于0.02 s,則該波的傳播速度可能是()A2 m/sB3 m/sC4 m/s D5 m/s【答案】B2波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象相聯(lián)系的問題求解此類題重點(diǎn)考查波動(dòng)與振動(dòng)的聯(lián)系與區(qū)別.解題時(shí)要注意審題,區(qū)別波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象,以及由于振動(dòng)和波的周期性而引起的多解性.一般可