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

3.2波的描述問(wèn)題1:彈簧振子運(yùn)動(dòng)圖像？問(wèn)題2:機(jī)械波(繩波)是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)形成的嗎？研究的是幾個(gè)質(zhì)點(diǎn)？

機(jī)械波是很多質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，在同一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移都不盡相同，不便用x-t圖像描述。波動(dòng)中某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置(1)x軸:表示在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置(2)y軸:表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移1.建系2.選正方向3.描點(diǎn)4.連線把某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的坐標(biāo)畫(huà)在坐標(biāo)系中波動(dòng)圖象(y-x圖)描述的是“各個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在同一時(shí)刻偏離平衡位置的位移情況。2.由波的圖象上可獲得的信息：(1)該時(shí)刻沿波的傳播方向上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移和振幅；a,b點(diǎn)一.波的圖象特點(diǎn)1.如果波的圖像是正弦曲線,這樣的波叫正弦波(簡(jiǎn)諧波)

介質(zhì)中有正弦波傳播時(shí),介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)在做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(2)能根據(jù)波的傳播方向判斷各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)方向。c,d點(diǎn)也能判斷質(zhì)點(diǎn)(振動(dòng))速度、加速度(回復(fù)力)方向及其變化情況；v1.如圖所示為一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在某個(gè)時(shí)刻的波形圖，由圖像可知()A.質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)速度為零B.質(zhì)點(diǎn)c此時(shí)受到的回復(fù)力沿－y方向C.質(zhì)點(diǎn)d的振幅是2cmD.質(zhì)點(diǎn)a再經(jīng)過(guò)T/2通過(guò)的路程是4cm，偏離平衡位置的位移是4cmC2.(多選)如圖所示是一列向右傳播的簡(jiǎn)諧橫波某一時(shí)刻的波動(dòng)圖像。對(duì)于圖中A、B、C、D、E、F、G、H、I九個(gè)質(zhì)點(diǎn)，下列說(shuō)法中正確的是()A.A、C、E、F、H具有相同的位移B.A、C位移相同，H、F位移方向相反C.B、I振幅相同D.A、B振幅相同BCD(1)帶動(dòng)法:二.波的圖象的應(yīng)用2.同側(cè)法在波的圖像上的某一點(diǎn)，沿豎直方向畫(huà)出一個(gè)箭頭表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向，并在同一點(diǎn)沿水平方向畫(huà)出一個(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。在質(zhì)點(diǎn)P靠近波源一方附近的圖象上另找一點(diǎn)P',若P'在P上方,則P向上運(yùn)動(dòng);若P'在P下方,則P向下運(yùn)動(dòng)。1.波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向的相互判斷沿波的傳播方向看,“上坡”的質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng),“下坡”的質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)稱(chēng)“上坡下,下坡上”,如圖所示。3.上下坡法4.微平移法作出經(jīng)微小時(shí)間Δt(Δt＜T/4)后的波形，即把波的圖像沿傳播方向平移一微小距離，看各質(zhì)點(diǎn)在原位置的+y方向還是在原位置的-y方向，從而確定各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向針對(duì)訓(xùn)練：如圖所示是一列向右傳播的橫波，請(qǐng)標(biāo)出這列波中a、b、c、d、…、h等質(zhì)點(diǎn)這一時(shí)刻的振動(dòng)方向。若波向左傳播呢？若d點(diǎn)向上振動(dòng)，則波的傳播方向？3.描述波的物理量---波長(zhǎng)、波速、周期（頻率）這兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的相位(步調(diào))相同，它們?cè)谌魏螘r(shí)刻對(duì)平衡位置的位移的大小和方向總是相同的。問(wèn)題1:波源1質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周期時(shí)，波傳播到哪個(gè)質(zhì)點(diǎn)？問(wèn)題2.此后該質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)與1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)有何特點(diǎn)？問(wèn)題3:除了13質(zhì)點(diǎn)外，振動(dòng)步調(diào)完全相同的質(zhì)點(diǎn)還有哪些？v一.波長(zhǎng)λ：1.定義:

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)2.幾點(diǎn)說(shuō)明：（1）每經(jīng)過(guò)一個(gè)周期T，振動(dòng)狀態(tài)傳播的距離就是一個(gè)波長(zhǎng)λ。（2）每經(jīng)過(guò)一個(gè)周期，原有的波形回到原樣，只是多傳播了一個(gè)λ的距離。（3）“相位總是相同”的含義是“任何時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移的大小和方向總是相等。”即“同步”。（4）注意“相鄰”二字。二.波的周期T、頻率f每經(jīng)過(guò)一個(gè)振動(dòng)周期時(shí)間波就沿傳播方向傳播一個(gè)波長(zhǎng)λ距離每經(jīng)歷一個(gè)周期的時(shí)間，當(dāng)前的波形圖與原有的波形圖相同。波的周期(或頻率)應(yīng)由波源決定，與傳播波的介質(zhì)無(wú)關(guān)。問(wèn)題4:同一種波，在不同的介質(zhì)中傳播快慢一樣嗎1.周期T:波上的質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng)所需的時(shí)間，即波的周期,單位:s問(wèn)題1:波的周期(或頻率)有什么決定？2.頻率f:單位之間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)完成全振動(dòng)的次數(shù)，單位:Hz問(wèn)題2:每經(jīng)過(guò)一個(gè)周期，波沿傳播方向傳播距離是多少？問(wèn)題3:每經(jīng)過(guò)一個(gè)周期，當(dāng)前的波形圖與原有的波形有何關(guān)系？三.波速(v):反映振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的快慢程度.公式：對(duì)其他形式的波（電磁波、光波）也成立問(wèn)題1：周期T（頻率f）由什么決定？波的頻率只取決于波源，與波速、波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。波在傳播過(guò)程中、從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)頻率不變.問(wèn)題2：波速v由什么決定？波速只由介質(zhì)本身性質(zhì)（種類(lèi)+溫度）決定,與波的頻率,波長(zhǎng)及質(zhì)點(diǎn)的振幅無(wú)關(guān).問(wèn)題3：波長(zhǎng)由什么決定？波長(zhǎng)則決定于v和T.（由波源和介質(zhì)共同決定）A-A1.如圖乙是波源質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，圖甲是該波某一時(shí)刻的波形圖，根據(jù)圖中信息試求出該波的波速是多少？-AA波動(dòng)圖:振幅、波長(zhǎng)振動(dòng)圖:振幅、周期2.如圖所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，從波傳到x＝5m的M點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，已知P點(diǎn)相繼出現(xiàn)兩個(gè)波峰的時(shí)間間隔為0.4s，下列說(shuō)法中正確的是()A．這列波的波長(zhǎng)是4mB．這列波的傳播速度是10m/sC．M點(diǎn)以后各質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的方向都是沿y軸負(fù)方向的D．質(zhì)點(diǎn)Q(x＝9m)經(jīng)過(guò)0.5s才第一次到達(dá)波峰ABC3.(多選)原點(diǎn)O處有一簡(jiǎn)諧橫波波源，t＝0時(shí)波源開(kāi)始振動(dòng)，形成沿x軸正向傳播的機(jī)械波，當(dāng)t＝0.6s時(shí)的波形圖如圖所示，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P剛好開(kāi)始振動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()A．這列波的傳播速度為10m/sB．t＝0.7s時(shí)質(zhì)點(diǎn)b運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向C．再經(jīng)過(guò)0.1s質(zhì)點(diǎn)a通過(guò)的路程小于10cmD．此時(shí)質(zhì)點(diǎn)a與質(zhì)點(diǎn)b運(yùn)動(dòng)方向相反ACD振幅與路程的關(guān)系：②振動(dòng)物體在半個(gè)周期內(nèi)的路程為2倍振幅。①振動(dòng)物體在一個(gè)周期內(nèi)的路程為4倍振幅。4.(多選)圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝2s時(shí)的波形圖，圖乙為這列波上質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像，則下列說(shuō)法正確的是()A．該橫波向右傳播，波速為0.4m/sB．t＝2s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)方向?yàn)閥軸負(fù)方向C．在2～4s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P沿x軸向右平移2.0mD．在2～4s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)Q通過(guò)的路程為10cmE．t＝1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的速度最小，加速度最大F．在0～2s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P的速度和加速度的方向均未發(fā)生改變ADE5.(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，在t＝0時(shí)刻和t＝1s時(shí)刻的波形分別如圖中實(shí)線和虛線所示。已知x＝0處的質(zhì)點(diǎn)在0～1s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的路程為4.5cm。下列說(shuō)法正確的是()A．波沿x軸正方向傳播B．波源振動(dòng)周期為1.1sC．波的傳播速度大小為13m/sD．t＝1s時(shí)，x＝6m處的質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)AC1.造成波動(dòng)問(wèn)題多解的主要因素提升；波的多解問(wèn)題(1)周期性①時(shí)間周期性：造成T多解問(wèn)題1:t=0時(shí)刻，波形實(shí)線。經(jīng)過(guò)變?yōu)樘摼€，則波的周期可能為多少？波向右或向左傳播波向右傳播:波向左傳播:(n=0,1,2...)(n=0,1,2...)②空間周期性：造成λ多解問(wèn)題2:如圖在波的傳播方向上有PQ兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間距Δx，某時(shí)刻P點(diǎn)到達(dá)正位移最大處，Q點(diǎn)剛到平衡位置且向下振動(dòng)，則波長(zhǎng)可能為多少？波長(zhǎng)滿(mǎn)足條件:若這列波傳播方向向左呢？波長(zhǎng)可能是？波長(zhǎng)滿(mǎn)足條件:1.如圖中的實(shí)線是一列正弦波在某一時(shí)刻的波形曲線。經(jīng)過(guò)0.5s后，其波形如圖中虛線所示。設(shè)該波的周期大于0.5s。（1）如果波是向左傳播的，波的周期是多大？波的速度是多大？（2）如果波是向右傳播的，波的周期是多大？波的速度是多大？(1)v=0.12m/s，T=2s(2)v=0.36m/s，T=2/3s

2.如圖所示，沿波的傳播方向上有兩個(gè)相距為1m的質(zhì)點(diǎn)

P和Q，當(dāng)P達(dá)到負(fù)最大位移處時(shí),Q正好處于平衡位置且向上運(yùn)動(dòng)。那么這列波的波長(zhǎng)可能為多少?3.

一列簡(jiǎn)諧橫波圖像如圖所示，t1時(shí)刻的波形如圖中實(shí)線所示，t2時(shí)刻的波形如圖中虛線所示，已知Δt＝t2－t1＝0.5s，則：(1)這列波的周期可能是多大？波速可能多大？(2)若波向左傳播，且3T＜Δt＜4T,波速為多大？(3)若波速v＝68m/s，則波向哪個(gè)方向傳播？4.如圖所示，實(shí)線和虛線分別是沿x軸傳播的一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝0和t′＝0.06s時(shí)刻的波形。已知在t＝0時(shí)刻，x＝0.3m處的質(zhì)點(diǎn)向y軸正方向運(yùn)動(dòng)。(1)判斷該波的傳播方向；(2)求該波的最小頻率；(3)若3T<0.06s<4T，求該波的波速。答案(1)該波沿x軸正方