機(jī)械波的描述 課件 -2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期物理滬教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

第三章機(jī)械波2.機(jī)械波的描述教學(xué)目標(biāo)CONTENT010203掌握波長(zhǎng)、波速、頻率的關(guān)系及其應(yīng)用能根據(jù)波的圖像確定描述波的物理量理解波的圖像及其意義新課引入按下快門瞬間，我們可以把各個(gè)質(zhì)點(diǎn)離開各自平衡位置時(shí)的情形拍攝下來，這就是波的圖像。用圖像描述機(jī)械波一知能提升1.波的圖像的作法（1）建立坐標(biāo)系：以橫坐標(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表示該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移．（2）描點(diǎn)：把該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位置畫在坐標(biāo)系里．（3）連線：用平滑曲線將各點(diǎn)連接起來就得到這一時(shí)刻橫波的圖像．2.簡(jiǎn)諧波（1）定義：如果波的圖像是正弦曲線，這樣

的波叫作正弦波，也叫簡(jiǎn)諧波。（2）特點(diǎn)：①簡(jiǎn)諧波的圖像是正弦曲線，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的

振幅都相等，介質(zhì)中有正弦波傳播時(shí)，介質(zhì)中

的質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。②在波的傳播過程中，介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)

周期，則波的圖像也復(fù)原一次，所以波形圖

的周期等于質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期。情景探究1一個(gè)高個(gè)子人和一個(gè)矮個(gè)子人并肩行走(如圖)，哪個(gè)人的雙腿前后交替更為迅速？如果拿這兩個(gè)人與兩列波做類比，波長(zhǎng)、頻率、波速分別可以比做什么？說明：波長(zhǎng)、頻率、波速可類比為——人每一步跨的距離、雙腿交替的頻率、前進(jìn)的速度。情景探究2你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？0℃幾種介質(zhì)中的聲速（m/s）空氣332玻璃5000~6000水1450松木約3320銅3800軟木430~530鐵4900橡膠30~501.波長(zhǎng)：用頻率、波長(zhǎng)描述機(jī)械波二知能提升（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)，通常用λ表示。（2）理解：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)。（3）相隔距離為一個(gè)波長(zhǎng)的整數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)，振動(dòng)情況完全相同，即離開平衡位置的位移“總是”相等，振動(dòng)速度大小和方向也“總是”相同，因而波長(zhǎng)顯示了波的空間周期性。（4）相隔距離為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況完全相反，即在任何時(shí)刻它們的位移大小相等、方向相反，速度也是大小相等、方向相反，會(huì)同時(shí)一個(gè)在波峰、一個(gè)在波谷或同時(shí)從相反方向經(jīng)過平衡位置。2.周期：（1）在波動(dòng)中，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)都是在波源的帶動(dòng)下做受迫振動(dòng)，振動(dòng)周期或頻率都等于波源的振動(dòng)周期或頻率，這個(gè)周期或頻率也叫作波的周期或頻率。質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期由波源決定。（2）質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng)，波向前傳播一個(gè)波長(zhǎng)，即波在一個(gè)周期內(nèi)向前傳播一個(gè)波長(zhǎng)。3.波速：（1）定義：機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度。（3）理解：波速由介質(zhì)決定，波在同一均勻介質(zhì)中勻速傳播，波速不變，波長(zhǎng)由波速和介質(zhì)共同決定。（2）表達(dá)式：振動(dòng)圖像波動(dòng)圖像圖像研究對(duì)象一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所有振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)物理意義反映一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻的位移反映某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移可直接讀出振幅、周期振幅、波長(zhǎng)形象比喻一個(gè)人的錄像多個(gè)人的照片三知能提升區(qū)別振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像例1.如圖所示是一列向右傳播的簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波動(dòng)圖像．繩上有A、B、C、D、E、F、G、H、I九個(gè)質(zhì)點(diǎn)，下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．A、C、E、F、H具有相同的位移B．A、C位移相同，H、F位移方向相反C．B、I振幅相同D．A、B振幅相同A典例精析解析：在波動(dòng)圖像中縱坐標(biāo)表示某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移，故A說法錯(cuò)誤，B說法正確；在簡(jiǎn)諧波中各質(zhì)點(diǎn)都做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振幅都等于波源的振幅，故C、D說法正確．例2.

(多選)三條在同一水平面上相互平行的彈性繩，在左端同一地點(diǎn)同時(shí)開始振動(dòng)，經(jīng)過一定時(shí)間后出現(xiàn)如圖所示的情況，MN是距起始點(diǎn)相同距離的一條界線，則(

)A．B波的波長(zhǎng)最大B．A波的振動(dòng)頻率最大C．A、B、C三列波的傳播速度相等D．C與A、B的材料一定不同解析：由圖可知，B波的波長(zhǎng)最大，A、B的傳播速度相等，C波的傳播速度最小，由于機(jī)械波的傳播速度由介質(zhì)決定，所以C與A、B的材料一定不同；在相同時(shí)間內(nèi)，A波的波源做全振動(dòng)的次數(shù)最多，因此A波的振動(dòng)頻率最大。ABD例3.一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正向傳播，傳到M點(diǎn)時(shí)波形如圖所示，再經(jīng)0.6s，N點(diǎn)開始振動(dòng)，則該波的振幅A和頻率

f為(

)A．A＝1m

f＝5Hz

B．A＝0.5m

f＝5HzC．A＝1m

f＝2.5Hz D．A＝0.5m

f＝2.5HzD解析：由圖像可以直接讀出振幅A=0.5m，經(jīng)0.6sN開始振動(dòng)，說明波在0.6s內(nèi)波傳播的距離為6m，所以波速v=10m/s.由圖像可以直接讀出波長(zhǎng)為4m，f=2.5Hz課堂小結(jié)一、用圖像描述機(jī)械波二、用頻率、波長(zhǎng)描述機(jī)械波三、區(qū)別振動(dòng)圖像和波動(dòng)圖像1.

(多選)關(guān)于波長(zhǎng)，下列說法正確的是(

)A.質(zhì)點(diǎn)一個(gè)周期內(nèi)通過的路程為一個(gè)波長(zhǎng)B.兩個(gè)波峰(或波谷)間的距離是一個(gè)波長(zhǎng)C.在一個(gè)周期內(nèi)，沿著波的傳播方向，振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的距離是一個(gè)波長(zhǎng)D.兩個(gè)相鄰的，在振動(dòng)過程中振動(dòng)情況總是相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離是一個(gè)波長(zhǎng)解析:質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)的路程為4A，波在一個(gè)周期內(nèi)向前傳播的距離為一個(gè)波長(zhǎng)，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)波長(zhǎng)定義，選項(xiàng)D正確，兩相鄰波峰或波谷的距離才是一個(gè)波長(zhǎng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。跟蹤練習(xí)CD

2.位于介質(zhì)Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S，產(chǎn)生兩列分別沿x軸負(fù)方向與正方向傳播的機(jī)械波，如圖所示。若在兩種介質(zhì)中波的頻率及傳播速度分別為f1、f2和v1、v2，則(

)A．f1＝2f2，v1＝v2

B．f