2022版新教材物理人教版選擇性必修第一冊學案-波的描述

1、1 2 1 2 1 2 1 2 31 2 課標課標要求第 節(jié) 波的描述素養(yǎng)要求解讀 能用圖像描述橫 物觀念：理解波長、頻率和波速的含義波2.學思維：知道波的圖像的物理意義，能正確區(qū)分波的圖像與振理解波動圖像，能從波的圖像中讀取相關信息來解決問題。頻率的關系自主學 必備知識教研教原要一 波圖把平衡時位于 的質(zhì)點的位 , 畫在 坐標平面內(nèi)，得到一系列坐標 , , , 的點這點的集合就是這一時刻 波的像。要二 波、頻和速在波的傳播方向上，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離，叫作 波，通常 用 表。在波動中，各個質(zhì)點的振動周期或頻率是相同的們等于波源的振動 周 或 頻 率，這個周期或頻率也叫作波的

2、周期或頻率。機械波在介質(zhì)中的傳播 速由質(zhì)本身的性質(zhì)決定。自思（）簡述波的圖像的建立過程。（2為什么不同時刻波的圖像的形狀不同？（3波中各質(zhì)點做簡諧運動，是一種變加速運動，能否說明波的傳播也是變加速運動？ 答案：提示 （1建立坐標系；選取正方向；描點；連線。（2在的傳播過程中各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動同時刻質(zhì)點的位移不同， 故不同時刻波的圖像不同。（3不能。雖然質(zhì)點做變加速運動，但是在均勻介質(zhì)中波是勻速傳播的。某時刻，兩個相鄰的、位移相等的質(zhì)點間的距離等于波長嗎？答案：提示 不一定。在一個周期的時間內(nèi)，振動在介質(zhì)中傳播的距離是什么？答案：提示 在一個周期的時間，振動在介質(zhì)中傳播的距離等于一

3、個波長，這體現(xiàn)了時空 的對應性。波的傳播速度取決于什么？不同頻率的橫波在同一種介質(zhì)中的傳播速度是否相同？ 答案：提示 波的傳播速度取決介質(zhì)，同一種介質(zhì)中頻率不同的機械波傳播速度相同。名點橫波圖的物理意義的圖像直觀地表明了離波源不同距離的各振動質(zhì)在某一時刻的 位置。橫波圖的特點：簡諧波的波形為正弦曲線。在橫波，兩個相鄰波峰或兩個相鄰波谷之間的距離等于波長。在縱波中，兩個相鄰疏部 或兩個相鄰密部之間的距離等于波長。波的周或頻率由波源的周期或頻率決定。機械波介質(zhì)中的傳播速度由介質(zhì)的性質(zhì)決定，在不同的介質(zhì)中，波速一般不同。決定波的因素：波長由波速和頻率共同決定?；犹?關鍵能力探點 的像知深1.波圖的

4、理（1波的圖像是某一時刻介質(zhì)中各個質(zhì)點運動情況定格?？梢詫⒉ǖ膱D像比喻為某一 時刻對所有質(zhì)點拍攝下的集照。（2橫波的圖像形狀與波在傳播過程中介質(zhì)中各質(zhì)點某時刻的分布相似，波形中的波峰即 圖像中的位移正向最大值谷圖像中位移負向最大值形中通過平衡位置的質(zhì)點在圖 像中也恰好處于平衡位置。（3波的圖像的周期性：在波的傳播過程中，各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動，不同 時刻，質(zhì)點的位移不同，則不同時刻，波的圖像不同。質(zhì)點振動位移做周期性變化，則波的 圖像也做周期性變化，經(jīng)過一個周期，波的圖像重復一次。（4波的傳播方向的雙向性：不指定波的傳播方向時，圖像中波可能 軸向或 軸負 向傳播。2.由的像可取信如果

5、已知一列波某時刻波形如圖所示，那么我們從波的圖像中可以獲取的信息有以下幾點：（1可以直接看出在該時刻沿傳播方向上各質(zhì)點的位移。圖線上各點的縱坐標表示的是各點在該時刻的位移。如圖線上 點位移是 。 （2可以直接看出在波的傳播過程中各質(zhì)點的振 ，即圖線上縱坐標最大值的絕對值， 如圖中波的振幅 。（3若已知波的傳播方向，可確定各質(zhì)點在該時刻的振動方向，并判斷位移、加速度、速 度、動能的變化。若已知質(zhì)點的運動方向，也可判斷出波的傳播方向。題過（多選如圖所示為一列向右傳播的簡諧橫波在某個時刻的波形，由圖像可( )質(zhì) 此時位移為零質(zhì) 此向 方向運動C.質(zhì) 的幅再過 質(zhì) 通的路程 ，離平衡位置的位答案： ;

6、 解析由波形知，此時質(zhì) 在衡位置，所以位移為零 正確；因波向右傳播，波源 在左側(cè)，在質(zhì)點 b 的側(cè)選一參考 ，圖知 在 上，所以質(zhì)點 此時向 方 運動 錯諧波在傳播過程中中質(zhì)點的振幅相同質(zhì) 的幅是 ， 正；再過 的間，質(zhì)點 將動到負向最大位移處通過的路程 ，偏離平衡位置的位移 錯。（選）一列簡諧橫 軸方傳播，波傳 處 點 點始向下振 動此為計時起點知在 時 間第一次形成如圖所示波形 處的 點正好在波谷，下列說法正確的( ) 點振動周期B. 點始振動的方向沿 軸方向C.當 點開始振動時 點正好在波峰在計時開始的 內(nèi) 點過的路程答案： ; 解析：2.因波剛傳到 點時， 點向振動的，可知任何一質(zhì)點的

7、起振方向都 軸 方向， 錯誤；根“在 時 間一次形成如圖所示波”可得出，振動周 為 ， 正確；知題圖時刻 點好在波谷，說 點已振動四分之一周期，此 時 點平衡位置 點始振動時即四分之一周期前 點好處在波峰 正；從 計時開始的 內(nèi) 點過路程為 4 個幅，即 ， 錯誤。（多選取向上為質(zhì)點振動的正方向，得到如圖所示的兩個圖像，則圖線 、 兩點 的運動方向 ) 點下 B. 點向上 點向下 點向上答案： ; 解析3.圖表示的是波的圖像于沿 軸負方向傳播圖質(zhì) 的振動方向向下， 正 錯誤圖表示的是振動圖像圖中 所對應的時刻點應當向下運（ 為下一時刻位移為負值） 正， 錯。探點 波、率波情探一個大人和一個小孩

8、并肩行（圖哪個人的雙腿前后交替更為迅速？如果拿這兩個人 與兩列波做類比，波長、頻率、波速分別可以比作什么？答案：提示 小孩的雙腿前后交更為迅速；波長、頻率、波速可類比為：人每一步跨的距 離、雙腿交替的頻率、前進的速度。探歸1.波（1定義：在波的傳播方向上，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離。（2特征：在橫波中，兩個相鄰波峰或兩個相鄰波谷之間的距離等于波長。在縱波中，兩 個相鄰密部或兩個相鄰疏部之間的距離等于波長。2.周與率（1波的周期（或頻率）就等于波源的振動周期（或頻率）。（2物理意義波的周期（或頻率）是反映波變化快慢的物理量，它不能反映波傳播的快慢。波的周期由波源決定傳播介質(zhì)無關一列波

9、在不同介質(zhì)中傳播時能夠保持不變的是 周期（或頻率）。每經(jīng)歷一個周期，各振動質(zhì)點完成一次全振動，波形圖將恢復原狀。3.波（1含義波傳播的距離與所用時間的比為波速， 。 內(nèi)的周期數(shù) 內(nèi)的周期數(shù) （2物理意義波速描述的是機械波在介質(zhì)中傳播的快慢程度，它不表示介質(zhì)中質(zhì)點振動的快慢。機械波的傳播速度的大小由介質(zhì)的性質(zhì)決定，同一列波在不同介質(zhì)中傳播速度是不同的。 機械波在同一均勻介質(zhì)中是勻速傳播的，所以傳播距 。4.波、率 （或期的系（1由于每經(jīng)過一個周 的間振動傳播距離等于一個波 ，以波速 。（2由于周期和頻率互為倒數(shù)，所 。探應例 如所示是一列簡諧波在某時刻的波形圖，若每 波 方向傳 ，畫 出 后的波

10、形圖。答案：見解析圖解析： 解法：平移法由題知波速 ，題圖知長 ?？芍?，整周期波形不變，取 ， 根據(jù)波動的時間與空間的周期性，將波 方平移 即可，如圖中虛線所示。解法二：特殊點法如圖所示，在題圖中原波形上取兩特殊質(zhì) ， ，周期質(zhì)點振動情況不變，取 ，出 、 兩質(zhì)點再振動 后位 、，、畫一條正弦曲線即可。方法探究平移法確定 前波形圖要點用平移法作圖時，既可通 與 關系確定波形移動，也可通 與 的關系定， 因為在一個周期內(nèi)，波向前傳播一個波長的距離。 遷應如圖甲示，一根水平張緊的彈性長繩上有等間距、 、 、 五質(zhì)點，相鄰兩質(zhì)點間距離為 時刻質(zhì) 從平衡位置始 軸正方向振動產(chǎn)生分 別向左、向右傳播

11、的波，質(zhì) 振圖像如圖乙所示，當 點一次到達正方向最大位移 時， 點開始振動，則 、 兩點的振動步調(diào)始終相反當點第一次振動到負向最大位移時，質(zhì) 已通 的程 時 點于波峰若點 振加快，波的傳播速度變大答案：解析依意知左右傳播的列波上關 軸左右對稱的兩點步調(diào)總是相同 錯 誤 時 點第一次到達正向最大位移 點開向上運動 ， 振動從 點 點 點已經(jīng)振動了半個周期 點振方向向上， 點第一次振動到負向最大位移時質(zhì) 共動了 第次到達正向最大位移處過的路程為 正確 ， 時，質(zhì) 回到平衡位置向上運動，此 點處于波谷 錯；波速由介質(zhì)決定，與頻率無關，故質(zhì) 振加快，波的傳播速度 不變， 錯誤。2.如圖甲所示是一列簡諧

12、橫波 時波形圖，其 是波源，圖乙是波上某 一點 的動圖像。（1該波的波長為 ，期 ，波速為 / ；（2說 質(zhì)的位置；（3畫 和 時的波形圖。答案：2. （） ; （2見解析 （）見解析解析： （1）由甲圖知波長 ，乙圖知周期 所以波 （2由乙圖知 時 質(zhì)經(jīng)過平衡位置正向上動，且它已振動了一個周期，所 以它應是甲圖中的波 ，其橫坐 1 1 （3 時甲圖算 形正好向右平移了一個波長時 之間的波形 時波形相同，此時波形如圖中實線所示 時，從甲圖算 1 。由畫圖的一般做法：去整取零法，只需把 時的波形向右平移 即，結(jié)果如圖中虛線所示評價檢 素養(yǎng)提升課檢關于振圖像和波的圖像，以下說法正確的( )波圖像反

13、映出很多質(zhì)點在不同時刻的位移通波圖像可以找出任一質(zhì)點在任一時刻的位移C.從振動圖像中可以找出很多質(zhì)在任一時刻的位移兩圖像的縱坐標都表示質(zhì)點開平衡位置的位移答案：解析波的圖像表示的是連介質(zhì)中的各個質(zhì)點在某一時刻的位移，振動圖像表示的是某 一質(zhì)點在各個時刻的位移。（多選一列簡諧橫波某時刻的波形如圖所示。由圖可( )若 向運，則波是從左向右傳播的若點 向下運動，則波是從左向右傳的C.若波從右向左傳播，則質(zhì) 向下運動若從右向左傳播，則質(zhì) 向上運動答案：2. ; 解析：2.“上下坡法”可斷，若波向右傳播， 向上運動 、 向運動；若波 向左傳播， 、 向下運動， 向運動。圖甲為列簡諧橫波在某一時刻的波形圖

14、 兩質(zhì)點的橫坐標分別 和 ，圖乙為質(zhì)點 從該時刻開始計時的振動圖像。下列說法正確的( ) 1 1 2 該 方傳播，波速質(zhì) 經(jīng) 經(jīng)的路程C.此時刻質(zhì)點 的度沿 方質(zhì) 在 時度為零答案：3. 解析由題圖乙可知，簡諧橫波的周 ， 時 沿 方向運動，根據(jù)振動和波的關系，波 方傳播，質(zhì)點 沿 方運動， 、 錯； ，質(zhì)點 經(jīng) 經(jīng)的路程 ， 錯誤；質(zhì)點 在 時處于負向最大位 移處，速度為零 正。（2021 天高二模塊檢測）列簡諧橫波的波形如圖所示，實線表 時刻的波形圖，虛線表 時刻的波形圖，求：（1該簡諧橫波的振幅與波長；（2 ，波速可能的大?。?為期）。 答案：4.（1） （2）見解析解析：（）根據(jù)波的圖

15、像可以看出振幅 ；長 （2若波 方向傳播， ，有傳播距離 波速 2 1 若波沿 方向傳播 ，則有傳播距離 波速 2 1 素視科思波圖和動像綜應波的圖像和振動圖像的比較名研究對象振圖 一個振動質(zhì)點波圖沿波傳播方向的所有質(zhì)點研究內(nèi)容質(zhì)點的位移隨時間的變化某時刻介質(zhì)中所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律規(guī)律圖像物理意義表示某質(zhì)點在各時刻偏離表某刻各質(zhì)點偏離平衡位置的位移 平衡位置的位移圖像信息 （）質(zhì)點振動周期 （2質(zhì)點振幅（1波長、振幅（2各質(zhì)點在該時刻偏離平衡位置的位移（3質(zhì)點在各時刻（）各質(zhì)點在該時刻的加速方向離平衡位置的位移 （4已知波的傳播方向，可判斷介質(zhì)中各質(zhì)點動 （4質(zhì)點在各時刻方；已知介質(zhì)中某一質(zhì)

16、點的振動方向，可判斷波的度、加速度的方向傳播方向圖像變化隨時間推移，圖像延續(xù)，隨間移，波形沿傳播方向平移 但已有形狀不變一個完整曲 表一個周期表示一個波長線占橫坐標的距離素演1.（多選）如圖所，圖甲為 軸傳播的一列簡諧橫波 時的波形圖，圖乙為質(zhì) 點 的振動圖像，下列說法正確的( )從 到 ，該波沿 軸正方向傳播了在 時刻，質(zhì) 的速度方向和加度方向均 軸正方向C.從 到 ，點 通過的路程等在 時質(zhì) 和點 的速度相同答案：1. ; 解析：1.由圖乙可知，周 ，點 在 時在平衡位置向下振動，由同側(cè) 法可知，波 軸方向傳播， 錯；由圖甲向前推半個周期可知 時，質(zhì)點 的度方向和加度方向均 軸正方向 正 到 經(jīng)過 ， 即四分之一周期點 從衡位置開始經(jīng)過四分之一周期動程 故 正； 將圖甲的波形向前推四分之一周期 時， 、 質(zhì)雖都在衡位置，但兩者相 差半個波長，所以速度方向不相同， 錯。（多選根據(jù)圖甲、乙所示，判斷下列說法正確的( )甲振動圖像，乙是波的圖像甲波圖像，乙是振動圖像C.甲 質(zhì)點向下振動，乙 時刻質(zhì)點向下振動甲 質(zhì)向上振動，乙 時刻質(zhì)點向下振動答案： ; 解析波圖像的橫坐標為波的傳播向上各質(zhì)點的平衡位置圖像的橫坐標為時間， 故 錯誤