【課件】波的描述+課件高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

3.2

波的描述第三章機(jī)械波學(xué)習(xí)目標(biāo)要求核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力1.理解波的圖像的意義。2.知道波長(zhǎng)、頻率和波速的概念。3.理解波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系。4.知道決定波長(zhǎng)、頻率和波速的因素1.核心素養(yǎng)(1)利用比較法理解兩種圖像的不同。(2)理解振動(dòng)方向和波的傳播方向的關(guān)系。2.關(guān)鍵能力分析推理能力

回顧：

1、機(jī)械波是如何形成的？

2、機(jī)械波的條件是什么？

3、機(jī)械波分為哪兩種？各有什么特點(diǎn)？⑴機(jī)械波:⑵分類：⑶條件：⑷特點(diǎn)：

①質(zhì)點(diǎn)不隨波而遷移②波傳遞波源的振動(dòng)形式③波還可以傳遞能量、傳遞信息機(jī)械振動(dòng)和介質(zhì)橫波和縱波機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成機(jī)械波

波紋觀察觀察水波水波在時(shí)間和空間上在做周期性變化，我們?nèi)绾稳ッ枋鏊?？拍照定格波是不斷變化的，如果知道了某一時(shí)刻的水波，又如何判斷上一時(shí)刻或下一時(shí)刻的水波呢？一、波的圖像圖3.2-1是拍照定格某一時(shí)刻繩上橫波的照片，記錄了繩上各質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的具體位置。Y位移X平衡位置正方向負(fù)方向（1）橫縱坐標(biāo)分別表示什么？規(guī)定：橫波中偏離平衡位置的位移方向向上為正值，則位移向下為負(fù)值。橫坐標(biāo)x：在波的傳播方向上介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置縱坐標(biāo)y：某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移一、波的圖像在直角坐標(biāo)系上畫出某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移。將某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移矢量的末端用光滑的曲線連接起來。Y位移X平衡位置O如何畫出波形圖？1.波的圖象也稱波形圖或波形曲線．2.特殊的，若波形圖為正弦，我們把這種波稱為：簡(jiǎn)諧波簡(jiǎn)諧波是最簡(jiǎn)單、最基本的波3.簡(jiǎn)諧波怎么產(chǎn)生？若波源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則介質(zhì)中產(chǎn)生簡(jiǎn)諧波一、波的圖像（任何波都可以看成是簡(jiǎn)諧波的疊加——比如心電圖）波的圖象描述的是某一時(shí)刻介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移情況。圖象的物理意義:（3）波是隨時(shí)間不斷變化的是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)另一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)，如果振源在作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，振源帶動(dòng)介質(zhì)中其他質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，得到的波形圖是什么圖形呢？振動(dòng)是波動(dòng)的原因，波動(dòng)是振動(dòng)的傳播；（2）研究對(duì)象：（1）因果關(guān)系：振動(dòng)描述某一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，波動(dòng)描述介質(zhì)中的所有質(zhì)點(diǎn)。二、振動(dòng)與波動(dòng)的聯(lián)系與區(qū)別對(duì)這個(gè)質(zhì)點(diǎn)錄一段視頻。對(duì)所有質(zhì)點(diǎn)拍一張照片。該質(zhì)點(diǎn)的x-t圖像；也叫質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像。在某一時(shí)刻t整個(gè)波的樣子/波的圖像；也叫波動(dòng)圖像。識(shí)別：下列哪幾幅表示振動(dòng)圖象

?

哪幾幅表示波動(dòng)圖象

？ACBD二、波的圖象與振動(dòng)圖象的區(qū)別1、波長(zhǎng):為什么要強(qiáng)調(diào)“相鄰”兩個(gè)字？

即一個(gè)完整波的長(zhǎng)度;兩個(gè)相鄰波峰（波谷）距離;兩相鄰平衡位置？三、波長(zhǎng)、周期（頻率）和波速在波動(dòng)中，振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離，叫做波的波長(zhǎng)（λ）。2、周期（頻率）：ｘｙｏ波向前傳播，經(jīng)過一段時(shí)間，波形圖與此前重合，稱為波傳播的周期思考：波傳播的周期與波源振動(dòng)的周期有何關(guān)系？波傳播周期（頻率）等于波源振動(dòng)周期（頻率）三、波長(zhǎng)、周期（頻率）和波速幾點(diǎn)說明：(1)波的周期（頻率）應(yīng)由波源決定，與傳播波的介質(zhì)無關(guān)。(2)每經(jīng)過一個(gè)周期，振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的距離為一個(gè)波長(zhǎng)。(3)每經(jīng)歷一個(gè)周期，原有的波形圖不改變。三、波長(zhǎng)、周期（頻率）和波速ｘｙｏ3、波速：

若在△t時(shí)間，波向前傳播了△x距離，則如何表示波傳播的速度？三、波長(zhǎng)、周期（頻率）和波速幾點(diǎn)說明：(1)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。3、波速：

v＝

＝

λf試計(jì)算頻率為20Hz的聲波的波長(zhǎng)三、波長(zhǎng)、周期（頻率）和波速(2)波速：波速由什么決定？例題1：一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,某時(shí)刻其波形圖如圖所示,下列說法正確的是:()A、由波形圖可知該波的波長(zhǎng)B、由波形圖可知該波的周期C、經(jīng)1/4周期后質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)D、經(jīng)1/4周期后質(zhì)點(diǎn)P的速度變?yōu)榱鉿/my123456PQRADv振幅、波速主要方法：（1）質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)法

波的傳播方向質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向四、波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的判斷YXO波的傳播方向ab觀察比P點(diǎn)更靠近波源一點(diǎn)的那個(gè)質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)的上方還是下方；由波的形成原理可知,后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)總是重復(fù)先振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),已知波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向時(shí),可在波源一側(cè)找與該質(zhì)點(diǎn)距離較近的前一質(zhì)點(diǎn),如果前一質(zhì)點(diǎn)在該質(zhì)點(diǎn)下方,則該質(zhì)點(diǎn)將向下運(yùn)動(dòng),反之該質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)。主要方法：（2）圖象平移法

波的傳播方向質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向四、波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的判斷Ox/my/cm傳播方向波源abcdefg原理:波向前傳播,波形也向前平移。方法:作出經(jīng)微小時(shí)間Δt后的波形,就知道了各質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過Δt時(shí)間到達(dá)的位置,此刻質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向也就知道了主要方法：（2）圖象平移法

波的傳播方向質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向四、波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的判斷Ox/my/cm傳播方向波源abcdefg（3）同側(cè)法：在波的圖像上的某一點(diǎn)，沿y軸方向畫出一個(gè)箭頭表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向，并在同一點(diǎn)沿x軸方向畫一個(gè)箭頭表示波的傳播方向，那么這兩個(gè)箭頭總是在曲線的同側(cè)(如圖所示)．（4）上下坡法：沿波的傳播方向看，“上坡”的點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，“下坡”的點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)稱“上坡下，下坡上”．四、波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的判斷走上坡，正在向下振動(dòng)；走下坡，正在向上振動(dòng)。[練習(xí)2](多選)簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻的波形圖如圖所示,由此圖可知(

)A.若質(zhì)點(diǎn)a向下運(yùn)動(dòng),則波是從左向右傳播的B.若質(zhì)點(diǎn)b向上運(yùn)動(dòng),則波是從左向右傳播的C.若波從右向左傳播,則質(zhì)點(diǎn)c向下運(yùn)動(dòng)D.若波從右向左傳播,則質(zhì)點(diǎn)d向上運(yùn)動(dòng)BD解析:法一“上下坡法”若質(zhì)點(diǎn)a向下運(yùn)動(dòng),則a應(yīng)處在“上坡”趨勢(shì)上,題圖中從左向右看波形是“下坡”,故A錯(cuò)誤;若質(zhì)點(diǎn)b向上運(yùn)動(dòng),則應(yīng)處在“下坡”趨勢(shì)上,故波向右傳播,B正確,同理C錯(cuò)誤,D正確。法二“微平移法”若質(zhì)點(diǎn)a向下運(yùn)動(dòng),下一時(shí)刻a的位移比此刻位移略小,則下一時(shí)刻波形如圖中虛線?？梢姴ㄏ蜃髠鞑?A錯(cuò)誤,同理可判定B正確;若波從右向左傳播,虛線就可看成下一時(shí)刻的波形,由圖可見c、d均向上運(yùn)動(dòng),C錯(cuò)誤,D正確。[練習(xí)2](多選)簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻的波形圖如圖所示,由此圖可知(

)A.若質(zhì)點(diǎn)a向下運(yùn)動(dòng),則波是從左向右傳播的B.若質(zhì)點(diǎn)b向上運(yùn)動(dòng),則波是從左向右傳播的C.若波從右向左傳播,則質(zhì)點(diǎn)c向下運(yùn)動(dòng)D.若波從右向左傳播,則質(zhì)點(diǎn)d向上運(yùn)動(dòng)BD四、波的圖象與振動(dòng)圖象的比較xt0都表示質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移yx0表示振幅或波幅圖線形狀相同點(diǎn)不同點(diǎn)振動(dòng)圖象簡(jiǎn)諧波圖象縱坐標(biāo)縱坐標(biāo)最大值研究對(duì)象物理意義橫坐標(biāo)圖線變化運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)不同時(shí)刻的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)某一時(shí)刻介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻偏離平衡位置的位移各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻偏離平衡位置的位移時(shí)間的延續(xù),可求周期T各質(zhì)點(diǎn)平衡位置離波源的距離,可求波長(zhǎng)λ變加速運(yùn)動(dòng),速度周期性變化同種均勻介質(zhì)中勻速運(yùn)動(dòng)xt0yx0延伸平移課本例題：圖中的實(shí)線是一列正弦波在某一時(shí)刻的波形圖。經(jīng)過0.5s后，其波形如圖中虛線所示。設(shè)該波的周期T大于0.5s。（1）如果波是向左傳播的，波的速度是多大？波的周期是多大？（2）如果波是向右傳播的，波的速度是多大？波的周期是多大？課本例題：圖中的實(shí)線是一列正弦波在某一時(shí)刻的波形圖。經(jīng)過0.5s后，其波形如圖中虛線所示。設(shè)該波的周期T大于0.5s。（1）如果波是向左傳播的，波的速度是多大？波的周期是多大？（2）如果波是向右傳播的，波的速度是多大？波的周期是多大？課本例題：圖中的實(shí)線是一列正弦波在某一時(shí)刻的波形圖。經(jīng)過0.5s后，其波形如圖中虛線所示。設(shè)該波的周期T大于0.5s。（1）如果波是向左傳播的，波的速度是多大？波的周期是多大？（2）如果波是向右傳播的，波的速度是多大？波的周期是多大？四、波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的判斷例題3四、波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的判斷例題4四、波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的判斷例題5B練習(xí)1.一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,t=0時(shí)波形如圖所示。已知質(zhì)點(diǎn)P再經(jīng)過0.1s第一次到達(dá)波谷處,下列說法正確的是(

)A.這列簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)是5mB.這列簡(jiǎn)諧橫波的波速是10m/sC.質(zhì)點(diǎn)Q要再經(jīng)過0.2s才能第一次到達(dá)波峰處D.質(zhì)點(diǎn)Q到達(dá)波峰時(shí)質(zhì)點(diǎn)P也恰好到達(dá)波峰波的圖像與波速公式的綜合應(yīng)用1.波長(zhǎng)的三種確定方法。(1)根據(jù)定義確定。①在波動(dòng)中,振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)。②波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)。(2)根據(jù)波的圖像確定。①在波的圖像上,振動(dòng)位移總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離為一個(gè)波長(zhǎng)。②在波的圖像上,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(速度)總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離為一個(gè)波長(zhǎng)。③在波的圖像上,兩個(gè)相鄰波峰(或波谷)間的距離為一個(gè)波長(zhǎng)。(3)根據(jù)公式λ=vT來確定。2.波速的實(shí)質(zhì):波的傳播速度即波形的平移速度。3.波從一種