波的描述高二物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

第三章機(jī)械波第二節(jié)波的描述觀察水波，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？

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一、波的圖像

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像直觀地反映了質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理過(guò)程，根據(jù)圖像可以看出質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻的位移。

機(jī)械波是機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)里的傳播過(guò)程，從波源開(kāi)始，隨著波的傳播，介質(zhì)中的大量質(zhì)點(diǎn)先后開(kāi)始振動(dòng)起來(lái)，雖然這些質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近做重復(fù)波源的振動(dòng)。但由于它們振動(dòng)步調(diào)不一致，所以，在某一時(shí)刻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)對(duì)平衡位置的位移各不相同。如何描述同一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移？

我們可以用照象機(jī)把波的形狀攝下來(lái)，就是按下快門瞬間各個(gè)質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)各自平衡位置時(shí)的情形。我們就把這些質(zhì)點(diǎn)連成曲線，就是該時(shí)刻的波的圖象。Y位移1.用橫坐標(biāo)表示在波傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置2.用縱坐標(biāo)表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移X平衡位置正方向負(fù)方向3.在XOY坐標(biāo)平面上畫出某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移Y位移X平衡位置O一、波的圖象4.波的圖象的畫法：將某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移矢量的末端用光滑的曲線連接起來(lái)Y位移X平衡位置O⑴定義：相鄰的兩個(gè)振動(dòng)情況始終相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離。

⑵橫波中相鄰兩個(gè)波峰（或波谷）之間的距離縱波中相鄰兩個(gè)密部（或疏部）之間的距離二、波長(zhǎng)λ波的周期（或頻率）等于波源的振動(dòng)周期（或頻率）．波長(zhǎng)、周期（或頻率）和波速的關(guān)系三、周期和頻率頻率由什么決定？答：波源2.公式1.定義單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)所傳播的距離叫做波速波形（如波峰、波谷；疏部、密部）向前平移的速度就等于波速。

反映振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的快慢程度3.物理意義介質(zhì)四、波速波速由什么決定？1.波的傳播方向、波的圖像和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向之間的關(guān)系。⑴波的成因法步驟1：明確波的傳播方向，確定波源方位；

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

步驟3：若P′在P上方，則P′帶動(dòng)P向上運(yùn)動(dòng)；若P′在P下方，則P'帶動(dòng)P向下運(yùn)動(dòng)x/my/cm5-50246v．P．P′．Q′．Q思考：如果已知P點(diǎn)的振動(dòng)方向向下，判斷波的傳播方向．前一質(zhì)點(diǎn)依次帶動(dòng)后一質(zhì)點(diǎn)延遲振動(dòng)先帶后，后跟前,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向后傳。五、波的圖象的應(yīng)用例1.圖示為一列向右傳播的簡(jiǎn)諧波在某時(shí)刻的波形圖試求出波形圖上A、B、C、D四個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向.YXOABCDVVVV思考：如果這列波是向左傳播的，則這四個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向又如何？v題型1.已知波的傳播方向和波形圖判斷質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向。例2.如圖所示為一列簡(jiǎn)諧波在某時(shí)刻的波形圖，已知圖形上某點(diǎn)的振動(dòng)方向如圖所示。試求這列波的傳播方向.YXOV1.如果這個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向向上，則波的傳播方向又如何？2.如果已知這個(gè)質(zhì)點(diǎn)做減速運(yùn)動(dòng)，則波的傳播方向又如何？題型2.已知波形和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向判斷波的傳播方向。v先找出兩點(diǎn)（平衡位置和波峰及波谷特殊點(diǎn)）并確定其運(yùn)動(dòng)方向；然后確定經(jīng)△t時(shí)間內(nèi)這兩點(diǎn)所達(dá)到的位置；最后按正弦規(guī)律畫出新的波形。⑴特殊點(diǎn)法x/my/m01234v畫出再經(jīng)t=T/4時(shí)的波形圖．P．P′．Q．Q′2.求波在任意時(shí)刻的波形圖2.求波在任意時(shí)刻的波形圖⑵圖象平移法經(jīng)過(guò)時(shí)間，波在傳播方向移動(dòng)的距離,因此，把圖象沿傳播方向平移即得到相對(duì)應(yīng)的圖象.x/my/m01234v機(jī)械波的振動(dòng)狀態(tài)和波形以波速勻速傳播。例1.圖中的實(shí)線是一列正弦波在某一時(shí)刻的波形圖。經(jīng)過(guò)0.5s后，其波形如圖中虛線所示。設(shè)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？xt0都表示質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移yx0表示振幅或波幅圖線形狀相同點(diǎn)不同點(diǎn)振動(dòng)圖象波動(dòng)圖象縱坐標(biāo)縱坐標(biāo)最大值研究對(duì)象物理意義橫坐標(biāo)圖線變化運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)不同時(shí)刻的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)某一時(shí)刻介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)不同時(shí)刻的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移某一時(shí)刻的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移時(shí)間的延續(xù),可求周期T各質(zhì)點(diǎn)平衡位置離波源的距離,可求波長(zhǎng)λ變加速運(yùn)動(dòng),速度周期性變化同種均勻介質(zhì)中勻速運(yùn)動(dòng)xt0yx0延伸平移放錄像帶拍集體照波的圖象與振動(dòng)圖象的比較01.如圖所示為一列向右傳播的簡(jiǎn)諧橫波在某個(gè)時(shí)刻的波形，由圖象可知（）A．質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)位移為零B．質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)向－y方向運(yùn)動(dòng)C．質(zhì)點(diǎn)d的振幅是2cmD．質(zhì)點(diǎn)a再經(jīng)過(guò)T/2通過(guò)的路程是4cmE．質(zhì)點(diǎn)a再經(jīng)過(guò)T/2偏離平衡位置的位移是4cmACD2.如圖所示為某一向右傳播的橫波在某時(shí)刻的波形圖，則下列敘述中正確的是()A．經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)C將運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)處B．M點(diǎn)和P點(diǎn)的振動(dòng)情況時(shí)刻相同C．A點(diǎn)比F點(diǎn)先到達(dá)最低位置D．B點(diǎn)和D點(diǎn)的振動(dòng)步調(diào)相反CD3.(2021·全國(guó)乙卷)圖中實(shí)線為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形曲線。經(jīng)過(guò)0.3s后，其波形圖曲線如圖中虛線所示。已知該波的周期大于0.3s。若波是沿x軸正方向傳播的，則該波的速度大小為_(kāi)_______m/s，周期為_(kāi)_______s；若波是是沿x軸負(fù)方向傳播的，該波的周期為_(kāi)_______s。答案：0.5m/s0.4s1.2s4.如圖所示為一列簡(jiǎn)諧波在某一時(shí)刻的波形，求：(1)該波的振幅；(2)已知該波向右傳播，說(shuō)明A，B，C，D各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向．解析：(1)波的圖