2024年高中物理新教材同步講義選修第一冊學習筆記第3章 2　波的描述

2波的描述[學習目標]1.理解波的圖像的物理意義，能從波的圖像中找出各物理量信息，能區(qū)分波的圖像和振動圖像(重點)。2.掌握波長、頻率和波速的關系，知道三者的決定因素并會進行相關計算(重難點)。一、波的圖像1．波的圖像的畫法(1)建立坐標系，描點用橫坐標x表示在波的傳播方向上各質(zhì)點的________________，縱坐標y表示某一時刻各質(zhì)點____________________________。得到一系列坐標為(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，…的點。(2)連線用一條________的曲線把各點連接起來就是這一時刻________________，有時也稱____________。2．簡諧波(正弦波)(1)如果波的圖像是________________，這樣的波叫作正弦波，也叫簡諧波。(2)簡諧波中各質(zhì)點的振動是________________，各質(zhì)點振動的振幅均________。3．波形圖與振動圖像(1)簡諧波的波形圖與質(zhì)點的振動圖像都是________________。(2)波形圖表示介質(zhì)中的“各個質(zhì)點”在“________________”的位移。(3)振動圖像表示介質(zhì)中“某一質(zhì)點”在“________________”的位移。如圖所示，觀察甲、乙兩個圖像可知：(1)________圖為波的圖像；________圖為振動圖像。(均選填“甲”或“乙”)(2)甲圖中M、P、Q三個點坐標的意義分別是什么？其中P點的振幅是多少？(3)乙圖中M′、P′、Q′三個點坐標的意義分別是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例1如圖所示是一列向右傳播的簡諧橫波某一時刻的波動圖像。對于圖中A、B、C、D、E、F、G、H、I九個質(zhì)點，下列說法中正確的是()A．A、C、E、F、H具有相同的位移B．A、C速度相同，H、F速度方向相反C．B、I振幅相同D．a(chǎn)C>aB1．某一時刻簡諧波中各個質(zhì)點的位移可能不同，但各個質(zhì)點的振幅是相同的。2．簡諧波中的所有質(zhì)點都做簡諧運動，它們的周期均相同。二、波長、頻率和波速1．波長λ(1)定義：在波的傳播方向上，振動相位總是________的兩個________質(zhì)點間的距離。(2)特征①在橫波中，兩個相鄰________或兩個相鄰________之間的距離等于波長。②在縱波中，兩個相鄰________或兩個相鄰________之間的距離等于波長。2．周期T、頻率f(1)周期(頻率)：在波動中，各個質(zhì)點的________________叫作波的周期(或頻率)。(2)周期T和頻率f的關系：f＝________。(3)決定因素：由________決定。(4)波長與周期的關系：經(jīng)過一個周期T，振動在介質(zhì)中傳播的距離等于____________。3．波速(1)定義：機械波在________中的傳播速度。(2)決定因素：由________本身的性質(zhì)決定，在不同的介質(zhì)中，波速是________(選填“相同”或“不同”)的。(3)波長、周期、頻率和波速的關系：v＝eq\f(λ,T)＝________。1．如圖所示為某一波形圖，介質(zhì)中A、B兩質(zhì)點平衡位置之間的距離為5m，波源完成一次全振動的時間為2s。(1)該波的波長為________m，波的周期為________s。(2)波的波速為________。(3)若該時刻此波剛好傳播到B點，試畫出經(jīng)過2s時的波形圖。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．聲波由空氣傳入水中，波的頻率和波長怎樣變化？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________波長的三種確定方法(1)定義法：在波動中，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離等于一個波長。注意：兩個關鍵詞：“振動相位總是相同”、“兩個相鄰質(zhì)點”?！罢駝酉辔豢偸窍嗤钡膬少|(zhì)點，在波的圖像上振動位移總是相同，振動速度總是相同。(2)圖像法①在波的圖像上，無論從什么位置開始，一個完整的正(余)弦曲線對應的水平距離為一個波長。②在波的圖像上，振動位移總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離為一個波長。(3)公式法：根據(jù)公式λ＝vT來確定。例2(2022·東莞市光明中學月考)一列簡諧橫波沿x軸正向傳播，傳到M點時波形如圖所示。再經(jīng)0.6s，N點開始振動，則該波的振幅A和頻率f為()A．A＝1mf＝5HzB．A＝0.5mf＝5HzC．A＝0.5mf＝2.5HzD．A＝1mf＝2.5Hz例3湖面上停著A、B兩條小船，它們相距20m。一列水波正在湖面上沿AB連線的方向由A向B傳播，每條小船每分鐘上下浮動20次。當A船位于波峰時，B船在波谷，兩船之間還有一個波峰。求水波的波速。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________三、質(zhì)點振動方向與波傳播方向的關系1．帶動法：后面質(zhì)點依次重復前面質(zhì)點的振動。2．同側(cè)法：在水平傳播的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)，如圖所示3．上下坡法：如圖所示，沿波的傳播方向，“上坡”的質(zhì)點向下振動，如D、E、F；“下坡”的質(zhì)點向上振動，如A、B、C。4．微平移法：如圖所示，實線為t時刻的波形圖，作出微小時間Δt(Δt<eq\f(T,4))后的波形如虛線所示，由圖可知t時刻的質(zhì)點P1(P2)經(jīng)Δt后運動到P1′(P2′)處，這樣就可以判斷質(zhì)點的運動方向了。例4簡諧橫波某時刻的波形如圖所示，P為介質(zhì)中的一個質(zhì)點，波沿x軸的正方向傳播。(1)此時刻與eq\f(1,4)T時刻，質(zhì)點P的速度與加速度的方向各是怎樣的？(2)經(jīng)過一個周期，質(zhì)點P通過的路程為多少？(3)有同學說，由此時刻起經(jīng)過eq\f(1,4)T后，質(zhì)點P通過的路程為A0，你認為這種說法對嗎？______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________