【物理】波的描述教學(xué)課件-2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

3.2

波的描述第三章機(jī)械波

人教版（2019）選修第一冊(cè)1.能用描點(diǎn)法作橫波的圖像，理解波的圖像的意義。2.理解波長、頻率和波速的意義及其關(guān)系。3.能判斷波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方向。學(xué)習(xí)目標(biāo)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描述一列波呢？如果能，坐標(biāo)軸表示的是什么物理量？為了從整體上形象地描繪出波的運(yùn)動(dòng)情況，可應(yīng)用波的圖像來刻畫。導(dǎo)入新課用相機(jī)對(duì)繩上橫波進(jìn)行拍照，照片記錄了各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在按下快門瞬間的具體位置。思考：要描述傳播機(jī)械波的介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的空間位置，在直角坐標(biāo)系中，橫、縱坐標(biāo)應(yīng)分別表示什么物理量？怎樣得到波的圖像？一、波的圖像yxO本實(shí)例中規(guī)定：位移向上為正值，向下為負(fù)值。

x軸：表示在波傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置。

y軸：表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移。1.波的圖象畫法⑴建立直角坐標(biāo)系⑶將該時(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。⑵在x0y坐標(biāo)系中畫出某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移。vyxO描述某一時(shí)刻介質(zhì)各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移。2.波的圖像物義

3.波的圖象與振動(dòng)圖象的比較振動(dòng)圖象波動(dòng)圖象相同點(diǎn)圖線形狀縱坐標(biāo)縱坐標(biāo)最大值不同點(diǎn)研究對(duì)象物理意義橫坐標(biāo)圖線變化運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)xt0yx0都表示質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移表示振幅或波幅不同時(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合影波長：在波的傳播方向上，相鄰的兩個(gè)振動(dòng)相位總是相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離。1.波長二、波的波長、頻率和波速建立波長概念：演示：（觀察點(diǎn)）

編號(hào)12的質(zhì)點(diǎn)與波源振動(dòng)相位關(guān)系

編號(hào)1與13、2與14等質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)相位關(guān)系⑴橫波中相鄰兩個(gè)波峰（或波谷）之間的距離等于一個(gè)波長λλλ⑵縱波中相鄰兩個(gè)密部（或疏部）之間的距離等于一個(gè)波長密部疏部密部密部疏部λ3.波速單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)所傳播的距離叫做波速。⑴定義：Δxt+Δt時(shí)刻⑵物義：反映振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的快慢程度。波的周期（或頻率）等于波源的振動(dòng)周期（或頻率）。2.頻率

一列簡諧波沿x軸負(fù)方向傳播，在t時(shí)刻，平衡位置在B處質(zhì)點(diǎn)處于波峰，經(jīng)過Δt時(shí)間，平衡位置在A處質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰，則Δt時(shí)間內(nèi)波傳播的距離為Δx。xyt時(shí)刻0AB結(jié)論：經(jīng)過一個(gè)周期，振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的距離等于一個(gè)波長。4.波長、周期（或頻率）和波速的關(guān)系觀察：由振源P0發(fā)出的振動(dòng)，經(jīng)過一個(gè)周期T，振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的距離與波長關(guān)系：介質(zhì)波源波速由什么決定？頻率由什么決定？波長由什么決定？思考閱讀：課本P68《介質(zhì)中的聲速》，你能得到什么結(jié)論？結(jié)論：波速是由介質(zhì)本身決定的，與λ、T無直接關(guān)系。波的傳播方向質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向⑴波的成因法（又稱質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)法、模仿法）前一質(zhì)點(diǎn)依次帶動(dòng)后一質(zhì)點(diǎn)延遲振動(dòng)口訣：先帶后，后跟前，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向后傳。依據(jù)：“前一質(zhì)點(diǎn)”:介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，靠近波源一側(cè)的質(zhì)點(diǎn)稱前一質(zhì)點(diǎn)。三、波的圖像的應(yīng)用應(yīng)用1：波的傳播方向、質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向互判斷方法x/my/cm5-50246vPP'Q如果波傳播方向未知，已知此刻Q點(diǎn)的振動(dòng)方向向下，請(qǐng)判斷波的傳播方向。思考例：一列簡諧波沿x正方向傳播，某時(shí)刻波形如圖，判斷該時(shí)刻點(diǎn)P質(zhì)點(diǎn)

振動(dòng)方向。參考答案：由圖像可知，波源在點(diǎn)Q右側(cè)，故該波沿-x方向傳播。⑵微平移法如果已知某質(zhì)點(diǎn)此刻振動(dòng)方向向下，如何判斷波的傳播方向。試自行選擇一點(diǎn)進(jìn)行分析。

已知波的傳播方向，可確定各質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過Δt時(shí)間達(dá)到的位置，進(jìn)而確定運(yùn)動(dòng)方向，反之亦然。作出經(jīng)微小時(shí)間Δt后的波形，將初、末時(shí)刻波形對(duì)比。依據(jù)：思考xyｏv⑶同側(cè)法探討:波傳播方向、振動(dòng)方向與曲線關(guān)系特點(diǎn)xyｏ用箭頭表示方向，針對(duì)某一質(zhì)點(diǎn)，將運(yùn)動(dòng)方向和波的傳播方向用箭頭畫在該質(zhì)點(diǎn)上，表示方向的兩個(gè)箭頭總是位于波形曲線同側(cè)。結(jié)論:v簡稱：波傳播方向與振動(dòng)方向總在曲線同側(cè)針對(duì)練1圖示為一列向右傳播的簡諧波在某時(shí)刻的波形圖，試畫出波形圖上A、B、C、D四個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向。ABC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？思考xyｏD針對(duì)練2如圖所示為一列簡諧波在某時(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。yxOv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？思考⑴特殊點(diǎn)法（適用于⊿t=k×T/4情況）x/my/m01234v要求：畫出再經(jīng)t=T/4時(shí)的波形圖．P．P′．Q．Q′①找出兩點(diǎn)（平衡位置和波峰及波谷特殊點(diǎn)）并確定該點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向；②確定經(jīng)△t時(shí)間后這兩質(zhì)點(diǎn)所達(dá)到的位置；③按正弦規(guī)律畫出新的波形?？偨Y(jié)步驟應(yīng)用2：由t時(shí)刻的波形圖，畫t+△t時(shí)刻波形圖⑵圖象平移法

依據(jù)：經(jīng)過時(shí)間，波在傳播方向移動(dòng)的距離，把圖象沿傳播方向

平移，即得到相對(duì)應(yīng)的圖象。x/my/m01234v若⊿x>λ怎么處理？思考例題(課本P69)

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。

⑴如果波是向左傳播的，波的速度是多大？波的周期是多大？

⑵如果波是向右傳播的，波的速度是多大？波的周期是多大？解：⑴如果波是向左傳播，則，由得v＝0.12m/s波的周期為：⑵如果波是向左傳播，則，由得

v＝0.36m/s波的周期為：新課講授新課講授

一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在x＝0和x＝0.6m處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)A、B的振動(dòng)圖象如圖所示