資源簡介

(共29張PPT)
3.2 波的描述
人教版 選擇性必修1
新知導入
t/s
x/m
5
-5
0
2
4
6
1.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A
②周期T
③任意時刻的位移x
⑵間接描述量：
①頻率:f=1/T
②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/m
y/cm
5
-5
0
2
4
6
新知講解
從波的圖象上可獲得哪些信息？
x/m
y/cm
5
-5
0
2
4
6
③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/m
y/cm
5
-5
0
2
4
6
v
．
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”
Y
X
O
v
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.
Y
X
O
A
B
C
D
V
V
V
V
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；最后按正弦規律畫出新的波形。
⑴ 特殊點法
x/m
y/m
0
1
2
3
4
v
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/m
y/m
0
1
2
3
4
v
機械波的振動狀態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/m
λ x/m
x/m
T t/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律
某時刻所有質點的空間分布規律
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”
比喻為無數質點某一時刻拍攝的“照片”
根據下一時刻的位移來判斷
根據“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生變化，頻率不變，波長發生變化；波在同一介質中傳播，當頻率發生變化，波長也發生變化。
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的整數倍,故選項D錯誤。
AC
拓展提高
4、
ABC
拓展提高
5、
AD
課堂總結
波長、頻率、波速的關系
意義：介質多個質點在同一時刻的位移
特點：正弦曲線
波的圖像
頻率：由波源決定
信息：振幅、波長、某時刻得位移
波速：由介質決定
波長：有波源和介質共同決定
板書設計
波長、頻率、波速的關系
意義：介質多個質點在同一時刻的位移
特點：正弦曲線
波的圖像
頻率：由波源決定
信息：振幅、波長、某時刻得位移
波速：由介質決定
波長：有波源和介質共同決定
作業布置
課后練習和同步練習

展開更多......

收起↑