【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

3.2

波的描述第三章機械波學(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、頻率和波速的概念。3.理解波長、頻率和波速的關(guān)系。4.知道決定波長、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、機械波是如何形成的？

2、機械波的條件是什么？

3、機械波分為哪兩種？各有什么特點？⑴機械波:⑵分類：⑶條件：⑷特點：

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

波紋觀察觀察水波水波在時間和空間上在做周期性變化，我們?nèi)绾稳ッ枋鏊ǎ颗恼斩ǜ癫ㄊ遣粩嘧兓模绻懒四骋粫r刻的水波，又如何判斷上一時刻或下一時刻的水波呢？一、波的圖像圖3.2-1是拍照定格某一時刻繩上橫波的照片，記錄了繩上各質(zhì)點在該時刻的具體位置。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)點的平衡位置縱坐標(biāo)y：某一時刻各個質(zhì)點偏離平衡位置的位移一、波的圖像在直角坐標(biāo)系上畫出某時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的位移。將某時刻各質(zhì)點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：簡諧波簡諧波是最簡單、最基本的波3.簡諧波怎么產(chǎn)生？若波源做簡諧運動，則介質(zhì)中產(chǎn)生簡諧波一、波的圖像（任何波都可以看成是簡諧波的疊加——比如心電圖）波的圖象描述的是某一時刻介質(zhì)中各個質(zhì)點偏離平衡位置的位移情況。圖象的物理意義:（3）波是隨時間不斷變化的是一個質(zhì)點帶動另一個質(zhì)點在運動，如果振源在作簡諧振動，振源帶動介質(zhì)中其他質(zhì)點運動，得到的波形圖是什么圖形呢？振動是波動的原因，波動是振動的傳播；（2）研究對象：（1）因果關(guān)系：振動描述某一個質(zhì)點，波動描述介質(zhì)中的所有質(zhì)點。二、振動與波動的聯(lián)系與區(qū)別對這個質(zhì)點錄一段視頻。對所有質(zhì)點拍一張照片。該質(zhì)點的x-t圖像；也叫質(zhì)點的振動圖像。在某一時刻t整個波的樣子/波的圖像；也叫波動圖像。識別：下列哪幾幅表示振動圖象

?

哪幾幅表示波動圖象

？ACBD二、波的圖象與振動圖象的區(qū)別1、波長:為什么要強調(diào)“相鄰”兩個字？

即一個完整波的長度;兩個相鄰波峰（波谷）距離;兩相鄰平衡位置？三、波長、周期（頻率）和波速在波動中，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離，叫做波的波長（λ）。2、周期（頻率）：ｘｙｏ波向前傳播，經(jīng)過一段時間，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的周期有何關(guān)系？波傳播周期（頻率）等于波源振動周期（頻率）三、波長、周期（頻率）和波速幾點說明：(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)過一個周期，振動在介質(zhì)中傳播的距離為一個波長。(3)每經(jīng)歷一個周期，原有的波形圖不改變。三、波長、周期（頻率）和波速ｘｙｏ3、波速：

若在△t時間，波向前傳播了△x距離，則如何表示波傳播的速度？三、波長、周期（頻率）和波速幾點說明：(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試計算頻率為20Hz的聲波的波長三、波長、周期（頻率）和波速(2)波速：波速由什么決定？例題1：一簡諧橫波沿x軸正方向傳播,某時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B、由波形圖可知該波的周期C、經(jīng)1/4周期后質(zhì)點P運動到Q點D、經(jīng)1/4周期后質(zhì)點P的速度變?yōu)榱鉿/my123456PQRADv振幅、波速主要方法：（1）質(zhì)點帶動法

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

波的傳播方向質(zhì)點的振動方向四、波的傳播方向和質(zhì)點振動方向的判斷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)微小時間Δt后的波形,就知道了各質(zhì)點經(jīng)過Δt時間到達(dá)的位置,此刻質(zhì)點振動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)點的振動方向四、波的傳播方向和質(zhì)點振動方向的判斷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，沿y軸方向畫出一個箭頭表示質(zhì)點運動方向，并在同一點沿x軸方向畫一個箭頭表示波的傳播方向，那么這兩個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”的點向下運動，“下坡”的點向上運動，簡稱“上坡下，下坡上”．四、波的傳播方向和質(zhì)點振動方向的判斷走上坡，正在向下振動；走下坡，正在向上振動。[練習(xí)2](多選)簡諧橫波某時刻的波形圖如圖所示,由此圖可知(

)A.若質(zhì)點a向下運動,則波是從左向右傳播的B.若質(zhì)點b向上運動,則波是從左向右傳播的C.若波從右向左傳播,則質(zhì)點c向下運動D.若波從右向左傳播,則質(zhì)點d向上運動BD解析:法一“上下坡法”若質(zhì)點a向下運動,則a應(yīng)處在“上坡”趨勢上,題圖中從左向右看波形是“下坡”,故A錯誤;若質(zhì)點b向上運動,則應(yīng)處在“下坡”趨勢上,故波向右傳播,B正確,同理C錯誤,D正確。法二“微平移法”若質(zhì)點a向下運動,下一時刻a的位移比此刻位移略小,則下一時刻波形如圖中虛線。可見波向左傳播,A錯誤,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刻的波形,由圖可見c、d均向上運動,C錯誤,D正確。[練習(xí)2](多選)簡諧橫波某時刻的波形圖如圖所示,由此圖可知(

)A.若質(zhì)點a向下運動,則波是從左向右傳播的B.若質(zhì)點b向上運動,則波是從左向右傳播的C.若波從右向左傳播,則質(zhì)點c向下運動D.若波從右向左傳播,則質(zhì)點d向上運動BD四、波的圖象與振動圖象的比較xt0都表示質(zhì)點離開平衡位置的位移yx0表示振幅或波幅圖線形狀相同點不同點振動圖象簡諧波圖象縱坐標(biāo)縱坐標(biāo)最大值研究對象物理意義橫坐標(biāo)圖線變化運動特點不同時刻的一個質(zhì)點某一時刻介質(zhì)中的各個質(zhì)點一個質(zhì)點在不同時刻偏離平衡位置的位移各個質(zhì)點在某一時刻偏離平衡位置的位移時間的延續(xù),可求周期T各質(zhì)點平衡位置離波源的距離,可求波長λ變加速運動,速度周期性變化同種均勻介質(zhì)中勻速運動xt0yx0延伸平移課本例題：圖中的實線是一列正弦波在某一時刻的波形圖。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：圖中的實線是一列正弦波在某一時刻的波形圖。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：圖中的實線是一列正弦波在某一時刻的波形圖。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)點振動方向的判斷例題3四、波的傳播方向和質(zhì)點振動方向的判斷例題4四、波的傳播方向和質(zhì)點振動方向的判斷例題5B練習(xí)1.一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,t=0時波形如圖所示。已知質(zhì)點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.這列簡諧橫波的波長是5mB.這列簡諧橫波的波速是10m/sC.質(zhì)點Q要再經(jīng)過0.2s才能第一次到達(dá)波峰處D.質(zhì)點Q到達(dá)波峰時質(zhì)點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.波長的三種確定方法。(1)根據(jù)定義確定。①在波動中,振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離等于一個波長。②波在一個周期內(nèi)傳播的距離等于一個波長。(2)根據(jù)波的圖像確定。①在波的圖像上,振動位移總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離為一個波長。②在波的圖像上,運動狀態(tài)(速度)總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離為一個波長。③在波的圖像上,兩個相鄰波峰(或波谷)間的距離為一個波長。(3)根據(jù)公式λ=vT來確定。2.波速的實質(zhì):波的傳播速度即波形的平移速度。3.波從一種