高中物理(新教材)選修1課件2：3 2 波的描述 人教版

第三章機械波2波的描述2.產(chǎn)生機械波的條件是什么？

3.機械波的形成原因是什么？

4.機械波的傳播特點是什么？1.什么是機械波？

5.機械波分哪兩種？各有什么特點？復習引入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(zhì)點離開各自平衡位置時的情形。我們就把這些質(zhì)點連成曲線，就是該時刻的波的圖像。一、波的圖像y1.用橫坐標表示在波傳播方向上各質(zhì)點的平衡位置2.用縱坐標表示某時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的位移x正方向負方向3.波的圖像是在波的傳播方向上，介質(zhì)中各振動質(zhì)點在某一時刻的波形圖．簡稱波形yxO4.簡諧波（1）簡諧運動在介質(zhì)中傳播形成簡諧波.（2）簡諧波的圖像是正弦曲線（或余弦曲線）.（3）簡諧波是一種最基本、最簡單的波.y/cmx/mO（1）波的圖像表示某一時刻各個質(zhì)點相對于平衡位置的位移.（2）波的圖像（隨時間）的變化情況.yxO時刻t的波形時刻t+Δt的波形v234515.物理意義1.從波的圖像可以知道振幅2.從波的圖像可以知道該時刻各個質(zhì)點對平衡位置的位移3.借助圖像還可以說明各個質(zhì)點的速度、加速度在該時刻的變化情況和速度、加速度的方向二、波的圖像的應(yīng)用y/cmx/mO(1)已知波的傳播方向可求各個質(zhì)點的振動方向;(2)已知某質(zhì)點的振動方向也可確定波的傳播方向.

4．介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向的關(guān)系.動畫質(zhì)點1與質(zhì)點21同步質(zhì)點6與質(zhì)點26同步質(zhì)點11與質(zhì)點31同步11234567891012131415161718192021222324252627282930311橫波⑴波的成因法（質(zhì)點帶動法）步驟1：明確波的傳播方向，確定波源方位；

步驟2：在某質(zhì)點P靠近波源一方（緊挨著P點）圖像上找另外一點P′；

步驟3：若P′在P上方，則P′帶動P向上運動；若P′在P下方，則P'帶動P向下運動．x/my/cm5-50246v．P．P′．Q′．思考：如果已知P點的振動方向向下，判斷波的傳播方向．先帶后，后跟前，運動狀態(tài)向后傳.前一質(zhì)點依次帶動后一質(zhì)點延遲振動Q波的傳播方向質(zhì)點的振動方向一：⑴波的成因法（質(zhì)點帶動法）步驟1：明確波的傳播方向，確定波源方位；

步驟2：在某質(zhì)點P靠近波源一方（緊挨著P點）圖像上找另外一點P′；

步驟3：若P′在P上方，則P′帶動P向上運動；若P′在P下方，則P'帶動P向下運動．x/my/cm5-50246v．P．P′．Q′．思考：如果已知P點的振動方向向下，判斷波的傳播方向．先帶后，后跟前，運動狀態(tài)向后傳.前一質(zhì)點依次帶動后一質(zhì)點延遲振動Q波的傳播方向質(zhì)點的振動方向一：⑵微平移法做出經(jīng)微小時間后的波形，就知道了各質(zhì)點經(jīng)過Δt時間達到的位置，運動方向就可確定.yxv思考：如果已知P點的振動方向向下，判斷波的傳播方向．PO⑶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(zhì)點都向下振動，“下坡路段”上的各質(zhì)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點的振動方向向下，判斷波的傳播方向．PyxO波的傳播方向三角形頂部表示波峰或波谷（4）三角形法波的傳播方向質(zhì)點的振動方向向上或向下例1.如圖所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(zhì)點的振動方向.yxOABCD思考：如果這列波是向左傳播的，則這四個質(zhì)點的振動方向又如何？v1.已知波的傳播方向和波形圖判斷質(zhì)點的振動方向例2.如圖所示為一列簡諧波在某時刻的波形圖，已知圖形上某點的振動方向如圖所示。試求這列波的傳播方向.yxO思考：如果這個質(zhì)點的振動方向向上，則波的傳播方向又如何？如果已知這個質(zhì)點做減速運動，則波的傳播方向又如何？2.已知波形和質(zhì)點的振動方向判斷波的傳播方向v例2.如圖所示為一列簡諧波在某時刻的波形圖，已知圖形上某點的振動方向如圖所示。試求這列波的傳播方向.yxO思考：如果這個質(zhì)點的振動方向向上，則波的傳播方向又如何？如果已知這個質(zhì)點做減速運動，則波的傳播方向又如何？2.已知波形和質(zhì)點的振動方向判斷波的傳播方向v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(jīng)Δt時間內(nèi)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(jīng)t=T/4時的波形圖．P．P′．Q．Q′求波在任意時刻的波形圖二：⑵圖像平移法x/my/m01234v機械波的振動狀態(tài)和波形以波速勻速傳播。經(jīng)過時間Δt

，波在傳播方向移動的距離Δx=vΔt，因此，把圖像沿傳播方向平移Δx即得到相對應(yīng)的圖像.從波的圖像上可獲得哪些信息⑴直接描述量：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.x/my/cm5-50246③各個質(zhì)點的位移x：對應(yīng)于圖像上某一點的坐標（y，x）．⑵間接描述量①已知波的傳播方向可求各個質(zhì)點的振動方向。反之亦然。④經(jīng)過一段時間后的波形圖③質(zhì)點在一段時間內(nèi)通過的路程和位移。②可判斷質(zhì)點的位移、速度、加速度的大小和方向。振動圖像波動圖像研究對象研究內(nèi)容圖線物理意義單一振動質(zhì)點沿波傳播方向的所有質(zhì)點一質(zhì)點的位移隨時間的變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律表示各質(zhì)點在某時刻的位移表示一個質(zhì)點在各時刻的位移x/mt/sOx/my/mO振動圖像與波的圖像的比較振動圖像波動圖像圖線變化形象記憶確定質(zhì)點運動方向隨時間推移圖像延伸，但已有的圖像形狀不變隨時間推移圖像沿傳播方向平移比喻為一個質(zhì)點的“錄象帶”比喻為無數(shù)質(zhì)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(zhì)點帶動原理”來判斷例3.一列波振幅是2cm，頻率是4Hz的簡諧橫波，以32cm/s的速度沿圖中x軸正方向傳播，在某時刻x坐標為－7cm處的介質(zhì)質(zhì)點正好經(jīng)過平衡位置向y軸正方向運動，畫出此時刻的波形圖。x(cm)y(cm)0v24681012-2-4-6-8-102-2定量確定某一時刻的波形除已知波的傳播方向和某質(zhì)點的振動方向外，還需要知道波的振幅和波長.(四要素定量確定波形)3.已知波的傳播方向和質(zhì)點的振動方向畫波形圖三、波長（λ）1、定義：在波動中，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離，叫做波長。如質(zhì)點1與質(zhì)點21，在任何時刻對平衡位置的位移的大小總是相等，方向總是相同。振動步調(diào)一致，振動相位相同速度大小和方向總保持相同λ2、幾點說明：（1）“位移總相等”的含義是“每時每刻都相等”（3）在橫波中，兩個相鄰波峰或兩個相鄰波谷之間的距離等于波長；在縱波中，兩個相鄰密部或兩個相鄰疏部之間的距離也等于波長。λ（2）位移總相等的兩個質(zhì)點，其速度也總是相等的(4)相距λ整數(shù)倍的質(zhì)點振動步調(diào)總是相同的；相距

奇數(shù)倍的質(zhì)點振動步調(diào)總是相反的。（5）在振源完成一次全振動的時間里，波恰好也完成了一次周期性的波動，振動在介質(zhì)中的傳播的距離恰好等于一個波長。λ例5、關(guān)于簡諧波說法中正確的是（）A．兩個振動情況完全相同的質(zhì)點之間的距離是一個波長B．任意兩個波峰或波谷之間的距離叫波長C．波動在一周期內(nèi)向前傳播的距離等于波長D．在一個周期內(nèi)質(zhì)點所走過的路程等于一個波長C相鄰質(zhì)點相鄰4A四、周期（T）、頻率（f）思考：在振源完成一次全振動的時間里，為什么波也恰好完成了一次周期性的波動？每個質(zhì)點都在做受迫振動，因此每個質(zhì)點的振動頻率與波源相同結(jié)論：波的頻率取決于波源振動的頻率。1、波源質(zhì)點振動的周期（或頻率）就是波的周期（或頻率）2、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。1、單位時間內(nèi)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(zhì)中是勻速傳播的(3)區(qū)分波速與質(zhì)點振動速度的含義(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。反映振動在介質(zhì)中傳播的快慢程度.2、物理意義五、波速（v）例6、關(guān)于波速說法錯誤的有（）A．波速由介質(zhì)和波源共同決定B．提高振源頻率，波的傳播速度將增大C．同時在空氣中傳播兩列聲波，波長較大的聲波傳播較快D．頻率大的聲波在空氣中傳播的波長越短E．波速反映了介質(zhì)中質(zhì)點振動的快慢F．波速反映了振動在介質(zhì)中傳播的快慢ABCE六、波長、周期（或頻率）和波速的關(guān)系波速等于波長和頻率的乘積這一關(guān)系雖從機械波得到，但對其他形式的波（電磁波、光波）也成立在振源完成一次全振動的時間里，波恰好也完成了一次周期性的波動，振動在介質(zhì)中的傳播的距離恰好等于一個波長。波速由介質(zhì)決定，與波的頻率、波長及質(zhì)點的振幅無關(guān)。波的頻率只取決于波源，與波速、波長無關(guān)。波在傳播過程中、從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時頻率不變。波長則決定于v和T。波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)波速發(fā)生變化，周期不變，波長發(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。1．波速由什么決定？2．頻率由什么決定？3．波長由什么決定？波在時間上和空間上的周期性，造成了重復性，波動問題一般具有多解性。

例7.如圖所示，沿波的傳播方向上有兩個相距為1m的質(zhì)點

P和Q，當P達到負最大位移處時，

Q正好處于平衡位置且向上運動。那么這列波的波長可能為多少?QPQ備用工具&資料六、波長、周期（或頻率）和波速的關(guān)系波速等于波長和頻率的乘積這一關(guān)系雖從機械波得到，但對其他形式的波（電磁波、光波）也成立在振源完成一次全振動的時間里，波恰好也完成了一次周期性的波動，振動在介質(zhì)中的傳播的距離恰好等于一個波長。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(zhì)點離開各自平衡位置時的情形。我們就把這些質(zhì)點連成曲線，就是該時刻的波的圖像。一、波的圖像y1.用橫坐標表示在波傳播方向上各質(zhì)點的平衡位置2.用縱坐標表示某時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的位移x正方向負方向3.波的圖像是在波的傳播方向上，介質(zhì)中各振動質(zhì)點在某一時刻的波形圖．簡稱波形yxO1.從波的圖像可以知道振幅2.從波的圖像可以知道該時刻各個質(zhì)點對平衡位置的位移3.借助圖像還可以說明各個質(zhì)點的速度、加速度在該時刻的變化情況和速度、加速度的方向二、波的圖像的應(yīng)用y/cmx/mO(1)已知波的傳播方向可求各個質(zhì)點的振動方向;(2)已知某質(zhì)點的振動方向也可確定波的傳播方向.

4．介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向的關(guān)系.⑴波的成因法（質(zhì)點帶動法