波的描述+導(dǎo)學(xué)案 高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊+

機(jī)械波第二節(jié)波的描述【重點(diǎn)難點(diǎn)】理解波的圖像及其意義，知道波的圖像的橫、縱坐標(biāo)代表物理量。知道簡諧波的定義及其特點(diǎn)，能在簡諧波圖像中指出質(zhì)點(diǎn)的振幅和周期?？梢愿鶕?jù)某一時刻波的圖像和傳播方向確定下一時刻的波形圖?！局R梳理】波的圖像1、圖像的建立（1）波在傳播時，各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動，而且振動有先有后，某一時刻各質(zhì)點(diǎn)處于定的位置，如果用各質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移來表達(dá)它們所在的位置，就可以得到關(guān)于某時刻各質(zhì)點(diǎn)位置情況的一條圖線。（2）如下圖所示，用橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，縱坐標(biāo)y表示某一時刻各個質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移，在x0y平面上，畫出各點(diǎn)（x，y），用平滑的曲線把各點(diǎn)連接起來就得到了波的圖像。（3）圖像的物理意義波的圖像描述的是某一時刻，沿波的傳播方向上的各個質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移。2、圖像的特點(diǎn)（1）橫波的圖像形狀與波在傳播過程中介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)某時刻的分布相似，波形中的波峰即圖像中正向位移的最大值，波谷即圖像中負(fù)向位移的最大值，波形中通過平衡位置的質(zhì)點(diǎn)在圖像中也恰好處于平衡位置。（2）波的圖像的周期性：在波的傳播過程中，各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動，不同時刻，質(zhì)點(diǎn)的位移不同，則不同時刻，波的圖像不同。質(zhì)點(diǎn)振動時位移做周期性變化，即波的圖像也做周期性變化，經(jīng)過一個周期，波的圖像重復(fù)一次。（3）波傳播方向的雙向性：不指定波的傳播方向時，圖像中波可能向x軸正方向或x軸負(fù)方向傳播。（4）波形圖線是正弦或余弦曲線的波稱為簡諧波，簡諧波是最簡單的波。思考總結(jié)（1）機(jī)械波的圖像：在平面直角坐標(biāo)系中，用橫坐標(biāo)表示在波的方向上各質(zhì)點(diǎn)的；用縱坐標(biāo)表示某一時刻，各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的，連接各位移矢量的末端，得出的曲線即為波的圖像，簡諧機(jī)械波的圖像是。（2）介質(zhì)中有正弦波傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)在做運(yùn)動。（3）波形曲線表示介質(zhì)中所有質(zhì)點(diǎn)的位移，振動圖像則表示介質(zhì)中某一質(zhì)點(diǎn)的位移。波長、頻率和波速1、波長（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(diǎn)間的距離，叫作波長，通常用“”表示，如圖所示。（2）對波長的理解a、波長在數(shù)值上等于一個周期內(nèi)振動在介質(zhì)中傳播的距離，振源振動一個周期，能且僅能產(chǎn)生一個波長的波形。b、相距一個（或整數(shù)個）波長的兩個質(zhì)點(diǎn)的振動位移在任何時刻都相同，而且振動速度的大小和方向也相同，即相距一個（或整數(shù)個）波長的兩個質(zhì)點(diǎn)的振動狀態(tài)相同。c、物理意義：表示波在空間上的周期性。（3）尋找波長的簡易方法A）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，如圖甲所示；B）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，如圖乙所示。2、周期和頻率（1）周期和頻率：在波動中，各個質(zhì)點(diǎn)的振動周期或頻率是相同的，它們都等于波源的振動周期或頻率，這個周期或頻率也叫作波的周期或頻率。（2）決定因素：波的周期（或頻率）由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)。（3）周期和頻率的關(guān)系：周期（T）和頻率（）互為倒數(shù)，即（4）物理意義：波的頻率（或周期）是描述波的“時間周期性”的物理量。（5）時空關(guān)系：在一個周期的時間內(nèi)振動在介質(zhì)中傳播的距離等于一個波長。3、波速（1）定義：波在介質(zhì)中傳播的距離跟所用時間的比值叫作波速，即（2）物理意義：描述振動（或波形）在介質(zhì)中傳播的快慢。（3）波長、頻率與波速之間的關(guān)系：4、關(guān)于波長、頻率（或周期）和波速的幾點(diǎn)說明：（1）波的頻率（或周期）由波源決定，波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時波的頻率（或周期）不發(fā)生變化。（2）機(jī)械波的波速由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定，與波的頻率、振幅無關(guān)，在同種均勻介質(zhì)中，波是勻速傳播的，由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，波速可能改變。（3）波長取決于介質(zhì)的性質(zhì)和波的頻率，可由求出。（4）在同一種介質(zhì)中，一個周期內(nèi)波向前傳播一個波長的距離。（5）每隔n個波長的距離，波形重復(fù)出現(xiàn)；每隔n個周期，波形恢復(fù)原來的形狀，這就是波的“空間周期性”和“時間周期性”。（n＝1，2，3，…）思考總結(jié)1、在波的傳播方向上，振動總是相同的兩個質(zhì)點(diǎn)間的距離叫作波長，用λ表示，單位為米；在橫波中相鄰兩個之間的距離等于一個波長；在縱波中相鄰兩個密部或疏部之間的距離等于一個波長。2、在波動中，各個質(zhì)點(diǎn)振動的周期或頻率是由的周期或頻率決定的，這個周期或頻率也叫作波的周期或頻率，故各質(zhì)點(diǎn)的周期或頻率是相同的。3、波源振動一個周期的過程中，振動在介質(zhì)中傳播的距離，所以機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度為v=或，此速度公式不僅適用機(jī)械波，對也適用。4、機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度由決定，波由一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時，波速發(fā)生了變化，但波的頻率是不變的，故也發(fā)生了變化；針對聲波而言，波速的大小還與溫度有關(guān)，溫度越大，聲波的速度?！镜淅治觥?、一列簡諧橫波某時刻波形如圖甲所示。由該時刻開始計時，質(zhì)點(diǎn)L的振動情況如圖乙所示。下列說法正確的是()A.該橫波沿x軸負(fù)方向傳播 B.質(zhì)點(diǎn)N該時刻向y軸負(fù)方向運(yùn)動C.質(zhì)點(diǎn)L經(jīng)半個周期將沿x軸正方向移動 D.該時刻質(zhì)點(diǎn)K與Ｍ的速度、加速度都相同2、一列橫波沿x軸傳播，先后經(jīng)過相距s的A、B兩點(diǎn)，在某時刻A、B兩點(diǎn)均處于平衡位置，且A、B間只有一個波峰，若經(jīng)時間t，質(zhì)點(diǎn)B第一次到達(dá)波峰，則該波的傳播速度最大為（）A． B． C． D．3、如圖甲所示，一列簡諧橫波沿x軸傳播，實(shí)線和虛線分別為時刻和時刻的波形圖，P、Q分別是平衡位置為和的兩質(zhì)點(diǎn)。如圖乙所示為質(zhì)點(diǎn)Q的振動圖像，則（）A．波沿x軸負(fù)方向傳播B．波的傳播速度為C．質(zhì)點(diǎn)P從0時刻到時刻經(jīng)過的路程可能為D．質(zhì)點(diǎn)P的振動方程為【課后練習(xí)】1、一列簡諧橫波某時刻波形如圖甲所示。由該時刻開始計時，質(zhì)點(diǎn)L的振動情況如圖乙所示。下列說法正確的是()A.該橫波沿x軸負(fù)方向傳播 B.質(zhì)點(diǎn)N該時刻向y軸負(fù)方向運(yùn)動C.質(zhì)點(diǎn)L經(jīng)半個周期將沿x軸正方向移動 D.該時刻質(zhì)點(diǎn)K與Ｍ的速度、加速度都相同2、一列簡諧橫波沿x軸傳播，已知x軸上x1=1m和x2=7m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖象分別如圖甲、乙所示，則此列波的傳播速率可能是（）A．7m/s B．3m/s C．2m/s D．1m/s3、（多選）一列簡諧波在某一時刻的波形如圖所示，經(jīng)過一段時間，波形變成圖中虛線所示，已知波速大小為1m/s，則這段時間可能是（）A．1s B．2s C．3s D．4s4、如圖所示，實(shí)線為簡諧波在t時刻的圖線，虛線為波在時刻的圖線。（1）若波向左傳播，求它可能