新教材人教版高中物理選擇性必修第一冊(cè) 3.2波的描述 教學(xué)課件

1、第三章 機(jī)械波3.2 波的描述1.知道波的圖像，能區(qū)分波的圖像和振動(dòng)圖像，并能從圖像中得到振幅、波長(zhǎng)等相關(guān)物理量的信息. （重點(diǎn)）2.知道波長(zhǎng)、頻率和波速的概念以及它們之間的關(guān)系. （重點(diǎn)）3.會(huì)根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向互判. （重點(diǎn)）學(xué)習(xí)目標(biāo) 觀察水波，可以看出波在空間、時(shí)間上具有周期性，我們能否用圖像的方法來(lái)描述一列波呢？如果能，坐標(biāo)軸表示的是什么物理量？問(wèn)題：？新課導(dǎo)入 過(guò)去我們研究的是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況，用 x-t 圖像可以很方便地描述質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻的位移。而波卻是很多質(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，不方便用 x-t 圖像來(lái)描述。能否用其他的圖像來(lái)描述波呢？我們以

2、橫波為例研究波的圖像。想一想：一、波的圖像1、把平衡時(shí)位于x1, x2, x3， 的質(zhì)點(diǎn)的位移y1，y2，y3，畫(huà)在Oxy 坐標(biāo)平面內(nèi)，得到一系列坐標(biāo)為（x1，y1），（x2， y2），（x3，y3）， 的點(diǎn)，這些點(diǎn)的集合就是這一時(shí)刻波的圖像。波的圖像有時(shí)也稱(chēng)波形圖。橫波的圖像新課講解一、波的圖像橫波的圖像2、如果波的圖像是正弦曲線(xiàn)，這樣的波叫作正弦波，也叫簡(jiǎn)諧波（simple harmonic wave）?？梢宰C明，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)。一、波的圖像波的圖象的物理意義 波的圖象表示介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻(同一時(shí)刻)偏離平衡位置的位移的空間分布情況。在不同時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)

3、的位移不同，波形也隨之改變，不同時(shí)刻的波形曲線(xiàn)是不同的。 1、該時(shí)刻沿波的傳播方向上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移； 2、各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振幅A ; 3、能根據(jù)波的傳播方向判斷各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向、加速度方向及其變化情況；4、可以畫(huà)出另一時(shí)刻的波形圖。一、波的圖像Ay /mx /m1 2 3 4 5 6 7 80B0.10AV波的圖象中包含的信息一、波的圖像波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向的判斷方法二、波長(zhǎng)、頻率和波速 波長(zhǎng)1、定義：在波的傳播方向上，振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離，叫作波長(zhǎng)。（1）注意：“位移總是相等” 且“相鄰”兩質(zhì)點(diǎn)的準(zhǔn)確含義。（2）在橫波中兩個(gè)相鄰波峰或兩個(gè)相鄰波谷之間的距離等于波

4、長(zhǎng)。 在縱波中，兩個(gè)相鄰密部或兩個(gè)相鄰疏部之間的距離為縱波的波長(zhǎng)。波長(zhǎng)注意：同一波源產(chǎn)生的機(jī)械波，隨著傳播介質(zhì)的不同，波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生改變。二、波長(zhǎng)、頻率和波速 波長(zhǎng) 在橫波中，兩個(gè)相鄰波峰或兩個(gè)相鄰波谷之間的距離等于波長(zhǎng)。在縱波中，兩個(gè)相鄰密部或兩個(gè)相鄰疏部之間的距離等于波長(zhǎng)。橫波的波長(zhǎng)縱波的波長(zhǎng)二、波長(zhǎng)、頻率和波速 周期（T）、頻率（f）周期 ：波前進(jìn)一個(gè)波長(zhǎng)的距離所需要的時(shí)間.頻率 ：周期的倒數(shù)，即單位時(shí)間內(nèi)波動(dòng)所傳播的完整波的數(shù)目.波速 ：波動(dòng)過(guò)程中，某一振動(dòng)狀態(tài)（即振動(dòng)相位）單位時(shí)間內(nèi)所傳播的距離（相速）.二、波長(zhǎng)、頻率和波速.周期、頻率與介質(zhì)無(wú)關(guān)，與波源的相同。波長(zhǎng)、波速與介質(zhì)有關(guān)。.波

5、在不同介質(zhì)中頻率不變。.不同頻率的同一類(lèi)波在同一介質(zhì)中波速相同。周期或頻率只決定于波源的振動(dòng)!波速只決定于媒質(zhì)的性質(zhì)！二、波長(zhǎng)、頻率和波速 聲音在不同介質(zhì)中的傳播速度二、波長(zhǎng)、頻率和波速四個(gè)物理量之間的聯(lián)系1、 波形圖與振動(dòng)圖的區(qū)別：波形圖表示介質(zhì)中的“各個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“某一時(shí)刻”的位移，振動(dòng)圖像則表示介質(zhì)中“某一質(zhì)點(diǎn)”在“各個(gè)時(shí)刻”的位移。2、波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的關(guān)系：上下坡發(fā)、同側(cè)法、微平移法。3、波長(zhǎng)、頻率、周期、波速之間的關(guān)系：例1、（單選）一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播,t=0時(shí)的波形如圖所示,質(zhì)點(diǎn)A與質(zhì)點(diǎn)B相距1 m,A點(diǎn)速度沿y軸正方向;t=0.02 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)A第一次到達(dá)正向最大位

6、移處,由此可知()A.此波沿x軸正方向傳播B.此波沿x軸負(fù)方向傳播C.從t=0時(shí)起,經(jīng)過(guò)0.04 s,質(zhì)點(diǎn)A沿波傳播方向遷移了1 mD.在t=0.04 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)B在平衡位置處,速度沿y軸負(fù)方向B當(dāng)堂小練【答案】B【解析】由A點(diǎn)向上振動(dòng),可判定波沿x軸負(fù)方向傳播,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;由波的圖象看出,經(jīng)t=0.02 s質(zhì)點(diǎn)A第一次到達(dá)最大位移處,則t=T,T=0.08 s,經(jīng)0.04 s,質(zhì)點(diǎn)B在平衡位置處,速度沿y軸正方向,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤;波傳播過(guò)程中,質(zhì)點(diǎn)A并不隨波遷移,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。例2、（單選）如圖是一列簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形圖，已知圖中b位置的質(zhì)點(diǎn)起振時(shí)間比a位置的質(zhì)點(diǎn)晚0.5 s，b

7、和c之間的距離是5 m，則此列波的波長(zhǎng)和頻率分別為()A 5 m,1 HzB 10 m,2 HzC 5 m,2 HzD 10 m,1 HzA【答案】A【解析】從波的圖象可以看出，波長(zhǎng)5 m，b點(diǎn)比a點(diǎn)的起振時(shí)間晚0.5 s，則波速v m/s5 m/s，所以T1s，f1Hz.例3、(單選）圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，圖乙為質(zhì)點(diǎn)P以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的振動(dòng)圖象則下列說(shuō)法正確的是()A 該波的速度為1.6 m/s，沿x軸負(fù)方向傳播B 該波的速度為20 m/s，沿x軸正方向傳播C 經(jīng)過(guò)0.2 s，質(zhì)點(diǎn)P沿x軸的正方向遷移了4 mD 經(jīng)過(guò)0.1 s，質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向B【答案】B【解析】簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)4 m，T0.2 s，則波速v20 m/s，A錯(cuò)，B對(duì)；根據(jù)簡(jiǎn)諧波“前帶后，后隨前”帶動(dòng)原則可知：該波沿x軸正方向傳播；質(zhì)點(diǎn)不“隨波逐流”，所以C錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)Q此時(shí)向上振動(dòng)，經(jīng)過(guò)0.1 s，即半個(gè)周期后質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，D錯(cuò)例4、一列自右向左傳播的簡(jiǎn)諧橫波，在t0時(shí)刻的波形圖如圖所示，此時(shí)坐標(biāo)為(1,0)的質(zhì)點(diǎn)剛好開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，在t0.3 s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P在t0時(shí)刻后首次到達(dá)波峰位置，質(zhì)點(diǎn)Q的坐標(biāo)是(