波的描述 高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

高二年級(jí)物理第三章機(jī)械波自學(xué)探究學(xué)案學(xué)習(xí)內(nèi)容：3.2-1波的描述主備:閑云時(shí)間：月日班級(jí)姓名學(xué)習(xí)目標(biāo)-核心素養(yǎng)物理觀念：1.知道波的圖像的物理意義。2.理解掌握波長(zhǎng)、頻率和波速以及波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系。3.從波的圖象中會(huì)求機(jī)械波的相關(guān)物理量。4.知道振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖形的區(qū)別?？茖W(xué)思維∶通過處理時(shí)間周期性和空間周期性以及波與振動(dòng)的關(guān)系等問題，培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)嚴(yán)密的邏輯推理思維品質(zhì)。科學(xué)探究：引導(dǎo)學(xué)生深入探究波動(dòng)與振動(dòng)之間的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任∶培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真觀察、仔細(xì)分析問題的學(xué)習(xí)習(xí)慣，并能夠用所學(xué)知識(shí)解釋其相關(guān)的物理規(guī)律。。自主學(xué)習(xí)（認(rèn)真閱讀課本，獨(dú)立思考，相信你一定行﹗）一、波的圖像（1）波的圖像：用橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的，縱坐標(biāo)y表示某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)，得到一系列坐標(biāo)為(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，…的點(diǎn)．用一條平滑的曲線把各點(diǎn)連接起來就是這一時(shí)刻，簡(jiǎn)稱波形圖。（2）正弦波(簡(jiǎn)諧波)1.如果波的圖像是，這樣的波叫作正弦波，也叫．2.簡(jiǎn)諧波中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是．強(qiáng)調(diào)：如果質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像是正弦函數(shù)圖像，對(duì)應(yīng)的波的圖像一定也是正弦函數(shù)圖像。（3）波形圖與振動(dòng)圖像1.波形圖表示介質(zhì)中的“各個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在偏離平衡位置的位移．2.振動(dòng)圖像表示介質(zhì)中“某一質(zhì)點(diǎn)”在偏離平衡位置的位移．（4）波的圖像的物理意義波的圖像描述的是某一時(shí)刻，沿波的傳播方向的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離的位移。二、波長(zhǎng)、頻率和波速（1）波長(zhǎng)：1.觀看橫波波動(dòng)的模擬課件①找出和1號(hào)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)相同的點(diǎn)：。（質(zhì)點(diǎn)需要編號(hào)自己編）②找出和3號(hào)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)相同的點(diǎn)：。（質(zhì)點(diǎn)需要編號(hào)自己編）③找出和4號(hào)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)相同的點(diǎn)：。（質(zhì)點(diǎn)需要編號(hào)自己編）結(jié)論：相隔一定距離的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)是的。2.波長(zhǎng)λ①定義：在波的傳播方向上，振動(dòng)相位總是的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離．強(qiáng)調(diào)：a.振動(dòng)相位總是相同就是振動(dòng)步調(diào)總是相同，也就是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)總是相同，即振動(dòng)位移總是相同，速度總是相同。b.在橫波中，兩個(gè)相鄰或兩個(gè)相鄰之間的距離等于波長(zhǎng)．在縱波中，兩個(gè)相鄰或兩個(gè)相鄰之間的距離等于波長(zhǎng)．c.相距λ整數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)總是________；平衡位置相距λ/2奇數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)總是________。②意義：波長(zhǎng)是描述波的“空間重復(fù)性”的物理量.在某一時(shí)刻的波的圖象中.每隔一定距離，波就重復(fù)出現(xiàn)，這就是波的“空間周期性”.(2)周期T（頻率f）：1.觀看橫波波動(dòng)的模擬課件①波源質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周期T的波形②波源質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)兩個(gè)周期T的波形③波源質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)三個(gè)周期T的波形結(jié)論：a.每經(jīng)過一個(gè)周期T，原有的波形圖重復(fù)出現(xiàn)。b.每經(jīng)過一個(gè)周期T，波傳播的距離等于__________。2.周期T(頻率f)：在波動(dòng)中，相鄰兩次波形重復(fù)出現(xiàn)的時(shí)間間隔叫波的周期強(qiáng)調(diào)：①因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周期T，各自回到原來的位置，波形自然就重復(fù)出現(xiàn)了，所以波的周期就等于質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期T，即振動(dòng)周期T就叫波的周期，振動(dòng)的頻率f就叫波的頻率。②經(jīng)過一個(gè)周期T原有的波形重復(fù)出現(xiàn)，但又多出一個(gè)波長(zhǎng)的波嗷。（3）波速：1.定義：波傳播的距離與傳播這段距離所用時(shí)間的比值叫波速2.表達(dá)式：一個(gè)周期T內(nèi)，振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)λ，所以v=__________=__________3.物理意義：描述振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式向外傳播的快慢程度，而不是質(zhì)點(diǎn)向外遷移的速度，質(zhì)點(diǎn)是不隨波遷移的.4.決定因素：①由本身的性質(zhì)決定，在不同的介質(zhì)中，波速是的．②在同一種介質(zhì)中，溫度不同，波的傳播速度。③波傳播速度與波的周期（頻率）。思考：波速與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度相同嗎？三.波的圖象中包含的信息(1)直觀信息1.可以直接看出波長(zhǎng)、各質(zhì)點(diǎn)的振幅．2.可以直接看出在該時(shí)刻沿傳播方向上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移．(2)隱含信息 3.若已知該波的傳播方向，根據(jù)質(zhì)點(diǎn)“前帶后，后跟前”的關(guān)系可以確定各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向，進(jìn)而能判斷質(zhì)點(diǎn)速度的變化4.若已知某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，可以確定該波的傳播方向．5.根據(jù)位移的方向能確定加速度方向，根據(jù)位移的大小能定性說明加速度的大小。6.根據(jù)現(xiàn)有的波形能畫出另一時(shí)刻的波形圖。四、波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象的聯(lián)系和區(qū)別。振動(dòng)圖像描述的是質(zhì)點(diǎn)在的位移情況；波的圖像描述的是介質(zhì)中的位移情況。例1.圖為一列橫波在某時(shí)刻的波形圖，波的傳播方向如圖所示。①試標(biāo)出圖中各點(diǎn)該時(shí)刻的速度方向②總結(jié)：a.波峰兩側(cè)質(zhì)點(diǎn)的速度方向；b.波谷兩側(cè)質(zhì)點(diǎn)的速度方向；c.相鄰波峰波谷之間的質(zhì)點(diǎn)速度方向，即同一個(gè)“坡”上質(zhì)點(diǎn)的速度方向。例2如圖一列簡(jiǎn)諧橫波，其中質(zhì)點(diǎn)A正向上振動(dòng)，在圖的上方標(biāo)出這列波的傳播方向。例3.如圖甲是一列簡(jiǎn)諧橫波時(shí)刻的波形圖，在乙圖中試畫出＋T／4（T為周期）時(shí)刻的波形圖；在丙圖中畫出-T／8時(shí)刻的波形怎樣？例4.(多選)如圖所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，從波傳到x＝5m的M點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，已知P點(diǎn)相繼出現(xiàn)兩個(gè)波峰的時(shí)間間隔為0.4s，下面說法中正確的是()A．這列波的波長(zhǎng)是4mB．這列波的傳播速度是10m/sC．質(zhì)點(diǎn)Q(x＝9m)經(jīng)過0.5s才第一次到達(dá)波峰D．M點(diǎn)以后各質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)的方向都是向下的例5．(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，波傳到x＝1m處的P點(diǎn)時(shí)，P點(diǎn)開始向下振動(dòng)，以此時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)。已知在t＝0.4s時(shí)P、M間第一次形成如圖所示波形，此時(shí)x＝4m處的M點(diǎn)正好在波谷，下列說法正確的是()A．P點(diǎn)的振動(dòng)周期為0.4sB．M點(diǎn)開始振動(dòng)的方向沿y軸正方向C．當(dāng)M點(diǎn)開始振動(dòng)時(shí)，P點(diǎn)正好在波峰D．在從計(jì)時(shí)開始的0.4s內(nèi)，P點(diǎn)通過的路程為30cm例6.