3.2 波的描述 課件-高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

3.2波的描述一、波的圖像1、把平衡時位于x1、x2、

x3、…的質(zhì)點的位移y1、y2、y3、…畫在Oxy

坐標平面內(nèi)，得到一系列坐標為(x1，y1)，(x2，y2)，（x3，y3），…的點，這些點的集合就是這一時刻波的圖像。波的圖像有時也稱波形圖。2、如果波的圖像是正弦曲線，這樣的波叫作正弦波，也叫簡諧波。可以證明，介質(zhì)中有正弦波傳播時，介質(zhì)的質(zhì)點在做簡諧運動。振動圖像和波動圖像的區(qū)別振動圖像一個時刻不同質(zhì)點的位移物理意義：一個質(zhì)點在不同時刻的位移波動圖像錄像照片x123456780yT=8sλ=8m在這兩個圖像中分別如何判斷振動方向？t123456780yv波源和傳播方向具有不確定性，那如何在波的圖像中判斷質(zhì)點的運動方向？xy0波源vxy0波源v傳播方向與x軸的方向相反傳播方向與x軸的方向相同思考：已知質(zhì)點的運動方向來判斷波的傳播方向或已知波的傳播方向來判斷質(zhì)點的運動方向時，判斷依據(jù)的基本規(guī)律是橫波的形成與傳播的特點，常用方法有：1.帶動法：后面質(zhì)點依次重復前面質(zhì)點的振動.v（1）質(zhì)點帶動法YXOPQ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點下方，則P向下振動，若P′在上方，則P向上振動．PˊQˊ傳播方向二、波的圖像的應(yīng)用Ox/my/cm傳播方向波源abcdefg從波源沿傳播方向看：上坡下，下坡上（2）圖象微平移法將波形圖沿傳播方向進行微小平移，再由x軸上某一位置的兩波形曲線上的點來判定.二、波的圖像的應(yīng)用Ox/my/cm傳播方向abcdefg從波源沿傳播方向看:上坡下，下坡上波源（2）圖象平移法二、波的圖像的應(yīng)用YXO上坡下坡上坡（3）上下坡法判斷方法：上坡上的質(zhì)點向下振動，下坡上的質(zhì)點向上振動傳播方向簡稱：“上坡下、下坡上”二、波的圖像的應(yīng)用YXO波的傳播方向質(zhì)點的振動方質(zhì)點的振動方向向上或向下三角形頂部表示波峰或波谷（4）三角形法傳播方向二、波的圖像的應(yīng)用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)。（5）同側(cè)法YXO傳播方向vv二、波的圖像的應(yīng)用從波的圖象上可獲得的信息：Ay

/mx

/m123456780B0.10Avav1.質(zhì)點的位移；2.各個質(zhì)點的振幅A;3.能根據(jù)波的傳播方向判斷各個質(zhì)點在該時刻的運動方向、加速度方向及其變化情況；4.可以畫出另一時刻的波形圖。二、波的圖像的應(yīng)用視頻中提到了次聲波的那些基本物理屬性？次聲波的三個基本物理屬性：波長、頻率和波速。聆聽與思考1.定義:

在波動中，對平衡位置的位移總是相等的兩個相鄰質(zhì)點間的距離，叫做波的波長。想一想，為什么要強調(diào)“相鄰”兩個字？三、波長（λ）在橫波中，兩個相鄰的波峰(或波谷)之間的距離等于波長。在縱波中，兩個相鄰的密部(或疏部)之間的距離等于波長。2.觀察與思考：在波動中，相隔等于波長的兩個點的振動特點？（1）對平衡位置的位移的大小和方向總保持相同．（2）速度大小和方向總保持相同.（3）振動步調(diào)總保持相同.三、波長（λ）拓展：相隔λ/2的奇數(shù)倍兩個質(zhì)點的步調(diào)總是相反3.知識與規(guī)律：（1）同相點:相距為整數(shù)個波長(nλ)的兩質(zhì)點的振動完全相同,稱同相點。三、波長（λ）（2）反相點:相距為半波長的奇數(shù)倍(2n+1)λ/2的兩質(zhì)點的振動完全相反，稱反相點。1.波源質(zhì)點振動的周期（或頻率）就是波的周期（或頻率）2.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。四、周期（T）、頻率（f）波以一定的速度（波速v）向前傳播。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，等于波速.五、波速（v）3.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.物理意義：反映振動在介質(zhì)中傳播的快慢程度.五、波速（v）1.公式：(2)波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)，周期不變，波長和波速均發(fā)生變化；波在同一介質(zhì)中傳播，當周期發(fā)生變化，波長也發(fā)生變化。波的圖象與振動圖象的對比

圖

象1.形狀2.縱坐標1.研究對象2.橫坐標表示3.讀出的物理量Xt0YX01.圖象形狀都是正弦或余弦曲線2.縱坐標都表示質(zhì)點離開平衡位置的位移1.某一質(zhì)點（不同時刻）一群質(zhì)點（同一時刻）2.橫軸表時間橫軸表平衡位置3.可直接讀出周期可直接讀出波長3.縱坐標的最大值都表示振幅波的圖象與振動圖象的區(qū)別【典例1】（2022·重慶一中高二）（多選）對于介質(zhì)中正在傳播的一列簡諧機械波，下列說法正確的有（）A．某質(zhì)點一個周期內(nèi)運動的路程可能比波長大B．兩個相鄰的，振動過程中位移方向總是相同的質(zhì)點間的距離是一個波長C．某質(zhì)點每次經(jīng)過同一位置時，其速度可能不同D．質(zhì)點的振動速度即波的傳播速度典例分析【正確答案】ABC【典例2】(2021·四川·西昌市第二中學高二期中）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，周期為T，在t＝0時的波形如圖所示，波上有P、Q兩點，其縱坐標分別為，，下列說法中正確的是（）A．P點的振動形式傳到Q點需要TB．P、Q在振動過程中，位移總相等C．在0~5T/4內(nèi)，P點通過的路程為20cmD．在相等時間內(nèi)，P、Q兩質(zhì)點通過的路程相等典例分析【正確答案】D【典例3】（2022·廣東·廣州市第二中學高二）（多選）如圖為一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波，實線為t=0時刻的波形圖，虛線為t=0.6s時的波形圖，波的周期T>0.6s，則（）A．波的周期為0.8s B．在t=0.9s時，P點沿y軸正方向運動C．t=0.4s，P點經(jīng)過的路程為4m D．在t=0.5s時，Q點到達波峰位置典例分析【正確答案】AD(1)周期性①時間周期性：相隔周期整數(shù)倍時間的兩個時刻的波形圖完全相同，時間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確造成多解．②空間周期性：沿傳播的方向上，相隔波長的整數(shù)倍距離的兩質(zhì)點的振動情況完全相同，質(zhì)點間距離Δx與波長λ的關(guān)系不明確造成多解．六、波的多解問題1．造成波動問題多解的主要因素(2)雙向性對給定的波形圖，波的傳播方向不同，質(zhì)點的振動方向也不同，反之亦然．六、波的多解問題①傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定．②振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定．(1)質(zhì)點達到最大位移處，則有正向和負向最大位移兩種可能．(2)質(zhì)點由平衡位置開始振動，則有起振方向向上、向下(或向左、向右)的兩種可能．(3)只告訴波速不指明波的傳播方向，應(yīng)考慮沿x軸正方向和x軸負方向兩個方向傳播的可能．(4)只給出兩時刻的波形，則有多次重復出現(xiàn)的可能等．六、波的多解問題2．波動問題的幾種可能性(1)解決周期性多解問題時，一般采用從特殊到一般的思維方法，即找出一個周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系Δt或Δx，若此關(guān)系為時間，則t＝

nT＋Δt(n＝0，1，2，…)；若此關(guān)系為距離，則x＝

nλ＋Δx(n＝0，1，2，…)。六、波的多解問題3．解決波的多解問題的方法(2)解決雙向性多解問題時,養(yǎng)成全面思考的習慣，熟知波有向正、負(或左、右)兩方向傳播的可能，質(zhì)點有向上、下(或左、右)兩方向振動的可能。課堂小結(jié)01波的圖像02波長周期03波的應(yīng)用波的圖像是在波的傳播方向上介質(zhì)中各振動質(zhì)點的連線在某一時刻的波形．簡諧波：如果波的圖像是正弦曲線，這樣的波叫作正弦波，也叫簡諧波。常用方法：（1）質(zhì)點帶動法（2）圖象平移法（3）上下坡法（4）三角形法（5）同側(cè)法【典例4】（2021·福建省福州第二中學高二期末）圖甲為一列簡諧橫波在t=0時刻的波形圖，a、b兩質(zhì)點的橫坐標分別為xa=2m和xb=6m，質(zhì)點b從t=0時刻開始計時的振動圖象為圖乙。下列說法正確的是（）A．該波沿+x方向傳播，波速為1m/sB．質(zhì)點a經(jīng)4s振動的路程為4mC．t=4s時刻質(zhì)點b的速度沿-y方向D．質(zhì)點a在t=2s時速度為最大典例分析【正確答案】C【典例5】（2022·廣東·廣州市第二中學高二）一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波，在t=0時刻的波形圖如圖所示，此時坐標為（1，0）的質(zhì)點剛好開始振動，P質(zhì)點的坐標為（3，0）。在t1=0.6s時刻，P質(zhì)點首次位于波峰位置，Q點的坐標是（-3，0）。從t=0時刻開始計時，求：（1）這列波的傳播速度；（2）若經(jīng)t2時間Q質(zhì)點第一次到達波谷，求t2；（3）時質(zhì)點P的路程。典例分析【答案】（1）0.05m/s；（2）1.4s