3.2+波的描述+課件+-【知識精研】高二上學期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

3.2波的描述人教版選擇性必修1新知導入t/sx/m5-502461.圖線的x、y軸(橫、縱坐標)分別表示什么物理量？3.曲線是不是質點的運動軌跡？質點做的是什么運動？2.圖象的物理意義是什么？質點做簡諧運動時各個時刻對平衡位置的位移隨時間變化的函數(shù)關系。它不是質點運動的軌跡.質點只是在平衡位置的兩側來回做簡諧運動,其軌跡是直線。而圖線是正弦或余弦曲線.橫軸(x軸)表示時間（t）,縱軸(y軸)表示質點相對平衡位置位移（x）.看圖先看坐標軸(自變量和因變量）關于簡諧運動的圖像注意圖像與物理過程的對應。因變量隨自變量變化的函數(shù)關系4.從簡諧運動圖象可以求哪些物理量?⑴直接描述量：①振幅A②周期T③任意時刻的位移x⑵間接描述量：①頻率:f=1/T②回復力③加速度④勢能⑤動能新知講解思考：簡諧運動的圖像直觀地反映了質點做簡諧運動的物理過程，根據(jù)圖像可以看出質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點的位移？一、波的圖像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點離開各自平衡位置時的情形。我們就把這些質點連成曲線，就是該時刻的波的圖象。也稱波形圖。新知講解1、定義：如果波源做簡諧運動，各介質也跟著做簡諧運動，所形成的波叫做簡諧波2、圖象：正弦曲線（或余弦曲線）.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：反映某時刻各個質點偏離平衡位置的位移.x/my/cm5-50246新知講解

從波的圖象上可獲得哪些信息？x/my/cm5-50246③各個質點的位移Y:對應于圖像上某一點的坐標（x，y）．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.二、波的圖像的應用新知講解（1）已知波向右傳播，試判斷P點振動方向？x/my/cm5-50246v．P．P′．Q′．Q思考：如果已知P點的振動方向向下，判斷波的傳播方向．波的成因法:前一質點依次帶動后一質點延遲振動1.求波的傳播方向新知講解上下坡法：將波的圖像視為蜿蜒起伏的“山坡”，沿波的傳播方向看，“上坡路段”上的各質點都向下振動，“下坡路段”上的各質點都向上振動．簡稱“上坡下，下坡上”YXOv下坡上上坡下上坡下思考：如果已知P點的振動方向向上，判斷波的傳播方向．P課堂練習2、圖示為一列向右傳播的簡諧波在某時刻的波形圖試求出波形圖上A、B、C、D四個質點的振動方向.YXOABCDVVVV思考：如果這列波是向左傳播的，則這四個質點的振動方向又如何？v新知講解先找出兩點（平衡位置和波峰及波谷特殊點）并確定其運動方向；然后確定經△t時間內這兩點所達到的位置；最后按正弦規(guī)律畫出新的波形。⑴特殊點法x/my/m01234v畫出再經t=T/4時的波形圖．P．P′．Q．Q′2.求波在任意時刻的波形圖新知講解⑵圖象平移法經過時間，波在傳播方向移動的距離,因此，把圖象沿傳播方向平移即得到相對應的圖象.x/my/m01234v機械波的振動狀態(tài)和波形以波速勻速傳播。新知講解確定質點運動方向形象記憶圖線變化物理意義y/mλx/mx/mTt/s圖線研究內容研究對象波動圖象振動圖象

單一振動質點沿波傳播方向的所有質點一質點的位移隨時間的變化規(guī)律某時刻所有質點的空間分布規(guī)律表示各質點在某時刻的位移表示一個質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點的“錄象帶”比喻為無數(shù)質點某一時刻拍攝的“照片”根據(jù)下一時刻的位移來判斷根據(jù)“質點帶動原理”來判斷振動圖像與波動圖像的對比課堂練習3.D課堂練習4、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中某質點此后一段時間內的振動圖像,則()A.若波沿x軸正方向傳播,圖乙應為a點的振動圖像B.若波沿x軸正方向傳播,圖乙應為b點的振動圖像C.若波沿x軸正方向傳播,圖乙應為c點的振動圖像D.若波沿x軸正方向傳播,圖乙應為d點的振動圖像B新知講解1、波長:沿波的傳播方向，振動相位總是相同的兩個相鄰質點間的距離，叫做波長，常用λ表示。三、波長、頻率和波速觀察：在波動中，相隔等于波長的兩個點的振動特點？（1）這兩點對平衡位置的位移的大小和方向總保持相同。（2）這兩點速度大小和方向總保持相同。新知講解相隔λ/2的兩個質點的步調有什么關系？相隔λ的兩個質點的步調有什么關系？步調總是相同步調總是相反在橫波中,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．新知講解2、頻率（或周期）：介質中各質點振動的頻率（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）應由波源決定，與傳播波的介質無關。(2)每經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)每經歷一個周期，原有的波形圖不改變。新知講解（2）波速在數(shù)值上等于在單位時間內某一波峰或波谷（疏部和密部）向前移動的距離。ｔ+△t時刻的波形3、波速：單位時間內振動所傳播的距離叫做波速。（3）幾點說明②一列波在同一均勻介質中是勻速傳播的①波速的大小由介質的性質決定，同一列波在不同介質中傳播速度不同。（1）物理意義:反映振動在介質中傳播的快慢程度.ｔ時刻的波形新知講解波速和振動速度有什么區(qū)別？波速由介質決定，與波的頻率、質點的振幅無關波的頻率只取決于波源，與波速、波長無關。波在傳播過程中、從一種介質進入另一種介質時頻率不變。波長則決定于波速和頻率。波從一種介質進入另一種介質波速發(fā)生變化，頻率不變，波長發(fā)生變化；波在同一介質中傳播，當頻率發(fā)生變化，波長也發(fā)生變化。①波速由什么決定？②頻率由什么決定？③波長由什么決定？新知講解四、機械波的多解問題造成波動問題多解的主要因素有：1、周期性（1）時間的周期性（2）空間的周期性2、雙向性（1）傳播方向的雙向性：波的傳播方向不確定（2）振動方向的雙向性：質點振動方向不明確新知講解例題：圖中的實線是一列正弦波在某一時刻的波形圖。經過0.5s后，其波形如圖中虛線所示。設該波的周期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?新知講解解：(1)如果波是向左傳播的，從圖看出，虛線所示的波形相當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波的周期為(2)如果波是向右傳播的，從圖看出，虛線所示的波形相當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。波的周期為課堂練習1、(多選)關于波長,下列說法正確的是()A.在一個周期內振動在介質中傳播的距離等于波長B.在一個周期內某個質點所走過的路程等于波長C.在波的傳播方向上位移始終相同的相鄰兩質點間的距離等于波長D.在波的傳播方向上振動速度始終相同的相鄰兩質點間的距離等于波長解析:在波動中,對平衡位置的位移總是相同的兩個相鄰質點間的距離等于波長,在一個周期內,振動在介質中的傳播距離等于一個波長,故選項A、C正確;在波傳播過程中,質點只是上下振動,并不隨波遷移,故選項B錯誤;在波的傳播方向上振動速度始終相同的相鄰兩質點間的距離等于波長,故選項D正確。ACD拓展提高2、一列簡諧波在x軸上傳播,在某時刻波形如圖所示,已知此時質點E的運動方向向下,則()A.此波沿x軸正方向傳播B.質點C此時向下運動C.質點A將比質點B先回到平衡位置D.質點D的振幅為零解析:由題意可知波沿x軸負方向傳播,質點C向下運動,質點B將比質點A先回到平衡位置,質點D的位移為零,但振幅不為零。B拓展提高3、(多選)關于波長的下列說法正確的是()A.機械振動在一個周期內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解析:機械振動的質點在一個周期內向遠處傳播一個完整的波形,故選項A正確;由波形可見,在一個完整波形上,位移相同的相鄰質點之間的距離不一定等于一個波長,故選項B錯誤;速度最大且相同的質點,在波形上是在平衡位置上,如果相鄰,那么正好是一個完整波形的兩個端點,所以選項C正確;振動情況總是相同的兩點間的距離是波長λ的整數(shù)倍,故選項D錯誤。AC拓展提高4、ABC拓展提高5、AD