3.2 波的描述 課件 高二物理人教版（2019）選擇性必修1

第2節(jié)

波的描述第三章

機械波觀察水波，可以看出波在空間、時間上具有周期性，我們能否用圖像的方法來描述一列波呢？如果能，坐標軸表示的是什么物理量？1.知道波的圖像，能區(qū)分波的圖像和振動圖像，并能從圖像中得到振幅、波長等相關(guān)物理量的信息。2.知道波長、頻率和波速的概念以及它們之間的關(guān)系。3.會根據(jù)質(zhì)點振動方向和波的傳播方向互判。知識點一、波的圖像思考：簡諧運動的圖像直觀地反映了質(zhì)點做簡諧運動的物理過程，根據(jù)圖像可以看出質(zhì)點在任意時刻的位移。如何用圖像描述機械波在同一時刻各質(zhì)點的位移？我們可以用照象機把波的形狀攝下來，就是按下快門瞬間各個質(zhì)點離開各自平衡位置時的情形。我們就把這些質(zhì)點連成曲線，就是該時刻的波的圖象。也稱波形圖。1.簡諧波：如果波源做簡諧運動，各介質(zhì)也跟著做簡諧運動，所形成的波叫做簡諧波。2.圖象：正弦曲線（或余弦曲線）。（1）用橫坐標表示在波傳播方向上各質(zhì)點的平衡位置（2）用縱坐標表示某時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的位移3.簡諧波是一種最基本、最簡單的波。4.波的圖像的物理意義：反映某時刻各個質(zhì)點偏離平衡位置的位移。x/my/cm5-50246知識點二、波長、頻率和波速1.波長:沿波的傳播方向，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離，叫做波長，常用λ表示。λλyx觀察：在波動中，相隔等于波長的兩個點的振動特點？幾點說明（1）“位移總相等”的含義是“每時每刻位移大小方向都相同”。（2）位移總相等的兩個質(zhì)點，其速度也總是相等的，相位也相同。（3）相距λ整數(shù)倍的質(zhì)點振動步調(diào)總是相同的；

相距λ/2奇數(shù)倍的質(zhì)點振動步調(diào)總是相反的。（4）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.頻率（或周期）：介質(zhì)中各質(zhì)點振動的頻率（或周期）都等于波源的振動頻率（或周期），我們把這個頻率（或周期）叫做波的頻率（或周期）。頻率通常用字母f表示，單位是Hz；周期通常用字母T表示，單位是s。幾點說明（1）波的周期（或頻率）應(yīng)由波源決定，與傳播波的介質(zhì)無關(guān)。（2）每經(jīng)過一個周期的時間波就沿傳播方向傳播一個波長的距離。（3）每經(jīng)歷一個周期，原有的波形圖不改變。3.波速（v）：單位時間內(nèi)振動所傳播的距離叫做波速。（1）物理意義：反映振動在介質(zhì)中傳播的快慢程度。（2）波速在數(shù)值上等于在單位時間內(nèi)某一波峰或波谷（疏部和密部）向前移動的距離。（3）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。②一列波在同一均勻介質(zhì)中是勻速傳播的思考：波速與質(zhì)點振動速度的含義相同嗎？4.波長、周期（或頻率）和波速的關(guān)系（1）波速由介質(zhì)決定，與波的頻率、質(zhì)點的振幅無關(guān)。（2）波的頻率只取決于波源，與波速、波長無關(guān)。波在傳播過程中、從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時頻率不變。（3）波長則決定于波速和頻率。波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)波速發(fā)生變化，頻率不變，波長發(fā)生變化；波在同一介質(zhì)中傳播，當(dāng)頻率發(fā)生變化，波長也發(fā)生變化。練一練1.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?（1）如果波是向左傳播的，從圖看出，虛線所示的波形相當(dāng)于實線所示的波形向左移動了6cm(1/4一個波長)，由此可求出波速的大小。

（2）如果波是向右傳播的，從圖看出，虛線所示的波形相當(dāng)于實線所示的波形向右移動了18cm(3/4個波長)，由此可以求出波速的大小。

解：知識點三、波的圖像的應(yīng)用思考：從波的圖象上可獲得哪些信息？①振幅A:圖像的峰值。②波長λ:相鄰兩個波峰或波谷之間的距離。③各個質(zhì)點的位移Y:對應(yīng)于圖像上某一點的坐標（x，y）。1.質(zhì)點振動方向和波的傳播方向互判（1）質(zhì)點帶動法先振動的質(zhì)點帶動鄰近的后振動質(zhì)點，在質(zhì)點P靠近波源一方附近的圖像上另找一點P′，若P′在P點上方，則P向上振動，若P′在下方，則P向下振動。（2）同側(cè)法在波的圖像上的某一點，沿豎直方向畫出一個箭頭表示質(zhì)點振動方向，并設(shè)想在同一點沿水平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)。（3）上下坡法沿波的傳播方向看去，“上坡”處的質(zhì)點向下振動；“下坡”處的質(zhì)點向上振動，簡稱“上坡下、下坡上”。YXO波的傳播方向上坡下坡上坡練一練1.如圖所示為簡諧波在某一時刻的波形圖，已知此時質(zhì)點A正向上運動，由此可斷定（）A.向右傳播，且此時質(zhì)點B正向上運動B.向右傳播，且此時質(zhì)點C正向下運動C.向左傳播，且此時質(zhì)點D正向上運動D.向左傳播，且此時質(zhì)點E正向下運動C2.一簡諧機械波沿x軸正方向傳播，周期為T，波長為λ。若在x=0處質(zhì)點的振動圖象如圖所示，則該波在t=T/2時刻的波形曲線為（

）A2.求波在任意時刻的波形圖

x/my/m01234v畫出再經(jīng)t=T/4時的波形圖．P．P′．Q．Q′

x/my/m01234v機械波的振動狀態(tài)和波形以波速勻速傳播。質(zhì)點運動方向形象記憶圖線變化物理意義y/mλx/mx/m

Tt/s圖線研究內(nèi)容研究對象波動圖象振動圖象

單一振動質(zhì)點沿波傳播方向的所有質(zhì)點一質(zhì)點的位移隨時間的變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律表示各質(zhì)點在某時刻的位移表示一個質(zhì)點在各時刻的位移隨時間推移圖象延伸，但已有的圖象形狀不變隨時間推移圖象沿傳播方向平移比喻為一個質(zhì)點的“錄象帶”比喻為無數(shù)質(zhì)點某一時刻拍攝的“照片”根據(jù)下一時刻的位移來判斷根據(jù)“質(zhì)點帶動原理”來判斷3.振動圖像與波動圖像的對比練一練1.一列簡諧波在t=0時刻的波形如圖甲所示,圖乙表示該波傳播的介質(zhì)中某質(zhì)點此后一段時間內(nèi)的振動圖像,則()A.若波沿x軸正方向傳播,圖乙應(yīng)為a點的振動圖像B.若波沿x軸正方向傳播,圖乙應(yīng)為b點的振動圖像C.若波沿x軸正方向傳播,圖乙應(yīng)為c點的振動圖像D.若波沿x軸正方向傳播,圖乙應(yīng)為d點的振動圖像B2.(多選)關(guān)于波長的下列說法正確的是()A.機械振動在一個周期內(nèi)傳播的距離等于一個波長B.在波形上位移相同的相鄰兩質(zhì)點之間的距離等于一個波長C.在波形上速度最大且相同的相鄰兩質(zhì)點間的距離等于一個波長D.在波形上振動情況總是相同的兩點間的距離等于一個波長AC3.介質(zhì)中有一簡諧機械波正在傳播,下列說法正確的是()A.介質(zhì)中質(zhì)點振動的周期等于