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(jī)械波2波的描述2.產(chǎn)生機(jī)械波的條件是什么？

3.機(jī)械波的形成原因是什么？

4.機(jī)械波的傳播特點(diǎn)是什么？1.什么是機(jī)械波？

5.機(jī)械波分哪兩種？各有什么特點(diǎn)？復(fù)習(xí)引入我們可以用照象機(jī)把波的形狀攝下來，就是按下快門瞬間各個(gè)質(zhì)點(diǎn)離開各自平衡位置時(shí)的情形。我們就把這些質(zhì)點(diǎn)連成曲線，就是該時(shí)刻的波的圖像。一、波的圖像y1.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正方向負(fù)方向3.波的圖像是在波的傳播方向上，介質(zhì)中各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的波形圖．簡(jiǎn)稱波形yxO4.簡(jiǎn)諧波（1）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成簡(jiǎn)諧波.（2）簡(jiǎn)諧波的圖像是正弦曲線（或余弦曲線）.（3）簡(jiǎn)諧波是一種最基本、最簡(jiǎn)單的波.y/cmx/mO（1）波的圖像表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于平衡位置的位移.（2）波的圖像（隨時(shí)間）的變化情況.yxO時(shí)刻t的波形時(shí)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(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)對(duì)平衡位置的位移3.借助圖像還可以說明各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的速度、加速度在該時(shí)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(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向;(2)已知某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向也可確定波的傳播方向.

4．介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系.動(dòng)畫質(zhì)點(diǎn)1與質(zhì)點(diǎn)21同步質(zhì)點(diǎn)6與質(zhì)點(diǎn)26同步質(zhì)點(diǎn)11與質(zhì)點(diǎn)31同步11234567891012131415161718192021222324252627282930311橫波⑴波的成因法（質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)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′．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．先帶后，后跟前，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向后傳.前一質(zhì)點(diǎn)依次帶動(dòng)后一質(zhì)點(diǎn)延遲振動(dòng)Q波的傳播方向質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向一：⑴波的成因法（質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)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′．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．先帶后，后跟前，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向后傳.前一質(zhì)點(diǎn)依次帶動(dòng)后一質(zhì)點(diǎn)延遲振動(dòng)Q波的傳播方向質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向一：⑵微平移法做出經(jīng)微小時(shí)間后的波形，就知道了各質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過Δt時(shí)間達(dá)到的位置，運(yùn)動(dòng)方向就可確定.yxv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．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(diǎn)都向下振動(dòng)，“下坡路段”上的各質(zhì)點(diǎn)都向上振動(dòng)．簡(jiǎn)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(diǎn)的振動(dòng)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(diǎn)的振動(dòng)方向向上或向下例1.如圖所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.yxOABCD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？v1.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.yxO思考：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？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？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.yxO思考：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？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？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)Δt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′求波在任意時(shí)刻的波形圖二：⑵圖像平移法x/my/m01234v機(jī)械波的振動(dòng)狀態(tài)和波形以波速勻速傳播。經(jīng)過時(shí)間Δt

，波在傳播方向移動(dòng)的距離Δx=vΔt，因此，把圖像沿傳播方向平移Δx即得到相對(duì)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(zhǎng)λ：相鄰兩個(gè)波峰或波谷之間的距離.x/my/cm5-50246③各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移x：對(duì)應(yīng)于圖像上某一點(diǎn)的坐標(biāo)（y，x）．⑵間接描述量①已知波的傳播方向可求各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向。反之亦然。④經(jīng)過一段時(shí)間后的波形圖③質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)通過的路程和位移。②可判斷質(zhì)點(diǎn)的位移、速度、加速度的大小和方向。振動(dòng)圖像波動(dòng)圖像研究對(duì)象研究?jī)?nèi)容圖線物理意義單一振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿波傳播方向的所有質(zhì)點(diǎn)一質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律表示各質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的位移表示一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移x/mt/sOx/my/mO振動(dòng)圖像與波的圖像的比較振動(dòng)圖像波動(dòng)圖像圖線變化形象記憶確定質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向隨時(shí)間推移圖像延伸，但已有的圖像形狀不變隨時(shí)間推移圖像沿傳播方向平移比喻為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的“錄象帶”比喻為無數(shù)質(zhì)點(diǎn)某一時(shí)刻拍攝的“照片”根據(jù)下一時(shí)刻的位移來判斷根據(jù)“質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)原理”來判斷例3.一列波振幅是2cm，頻率是4Hz的簡(jiǎn)諧橫波，以32cm/s的速度沿圖中x軸正方向傳播，在某時(shí)刻x坐標(biāo)為－7cm處的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)正好經(jīng)過平衡位置向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，畫出此時(shí)刻的波形圖。x(cm)y(cm)0v24681012-2-4-6-8-102-2定量確定某一時(shí)刻的波形除已知波的傳播方向和某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向外，還需要知道波的振幅和波長(zhǎng).(四要素定量確定波形)3.已知波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向畫波形圖三、波長(zhǎng)（λ）1、定義：在波動(dòng)中，振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離，叫做波長(zhǎng)。如質(zhì)點(diǎn)1與質(zhì)點(diǎn)21，在任何時(shí)刻對(duì)平衡位置的位移的大小總是相等，方向總是相同。振動(dòng)步調(diào)一致，振動(dòng)相位相同速度大小和方向總保持相同λ2、幾點(diǎn)說明：（1）“位移總相等”的含義是“每時(shí)每刻都相等”（3）在橫波中，兩個(gè)相鄰波峰或兩個(gè)相鄰波谷之間的距離等于波長(zhǎng)；在縱波中，兩個(gè)相鄰密部或兩個(gè)相鄰疏部之間的距離也等于波長(zhǎng)。λ（2）位移總相等的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，其速度也總是相等的(4)相距λ整數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)總是相同的；相距

奇數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)總是相反的。（5）在振源完成一次全振動(dòng)的時(shí)間里，波恰好也完成了一次周期性的波動(dòng)，振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播的距離恰好等于一個(gè)波長(zhǎng)。λ例5、關(guān)于簡(jiǎn)諧波說法中正確的是（）A．兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的質(zhì)點(diǎn)之間的距離是一個(gè)波長(zhǎng)B．任意兩個(gè)波峰或波谷之間的距離叫波長(zhǎng)C．波動(dòng)在一周期內(nèi)向前傳播的距離等于波長(zhǎng)D．在一個(gè)周期內(nèi)質(zhì)點(diǎn)所走過的路程等于一個(gè)波長(zhǎng)C相鄰質(zhì)點(diǎn)相鄰4A四、周期（T）、頻率（f）思考：在振源完成一次全振動(dòng)的時(shí)間里，為什么波也恰好完成了一次周期性的波動(dòng)？每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在做受迫振動(dòng)，因此每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率與波源相同結(jié)論：波的頻率取決于波源振動(dòng)的頻率。1、波源質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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(gè)周期的時(shí)間波就沿傳播方向傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離。(3)每經(jīng)歷一個(gè)周期，原有的波形圖不改變。1、單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)所傳播的距離叫做波速。3、幾點(diǎn)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(diǎn)振動(dòng)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(dòng)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(cuò)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(shí)在空氣中傳播兩列聲波，波長(zhǎng)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(zhǎng)越短E．波速反映了介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的快慢F．波速反映了振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的快慢ABCE六、波長(zhǎng)、周期（或頻率）和波速的關(guān)系波速等于波長(zhǎng)和頻率的乘積這一關(guān)系雖從機(jī)械波得到，但對(duì)其他形式的波（電磁波、光波）也成立在振源完成一次全振動(dòng)的時(shí)間里，波恰好也完成了一次周期性的波動(dòng)，振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播的距離恰好等于一個(gè)波長(zhǎng)。波速由介質(zhì)決定，與波的頻率、波長(zhǎng)及質(zhì)點(diǎn)的振幅無關(guān)。波的頻率只取決于波源，與波速、波長(zhǎng)無關(guān)。波在傳播過程中、從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)頻率不變。波長(zhǎng)則決定于v和T。波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)波速發(fā)生變化，周期不變，波長(zhǎng)發(fā)生變化；波在同一介質(zhì)中傳播，當(dāng)周期發(fā)生變化，波長(zhǎng)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(zhǎng)由什么決定？波在時(shí)間上和空間上的周期性，造成了重復(fù)性，波動(dòng)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(gè)相距為1m的質(zhì)點(diǎn)

P和Q，當(dāng)P達(dá)到負(fù)最大位移處時(shí)，

Q正好處于平衡位置且向上運(yùn)動(dòng)。那么這列波的波長(zhǎng)可能為多少?QPQ備用工具&資料六、波長(zhǎng)、周期（或頻率）和波速的關(guān)系波速等于波長(zhǎng)和頻率的乘積這一關(guān)系雖從機(jī)械波得到，但對(duì)其他形式的波（電磁波、光波）也成立在振源完成一次全振動(dòng)的時(shí)間里，波恰好也完成了一次周期性的波動(dòng)，振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播的距離恰好等于一個(gè)波長(zhǎng)。我們可以用照象機(jī)把波的形狀攝下來，就是按下快門瞬間各個(gè)質(zhì)點(diǎn)離開各自平衡位置時(shí)的情形。我們就把這些質(zhì)點(diǎn)連成曲線，就是該時(shí)刻的波的圖像。一、波的圖像y1.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正方向負(fù)方向3.波的圖像是在波的傳播方向上，介質(zhì)中各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的波形圖．簡(jiǎn)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(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)對(duì)平衡位置的位移3.借助圖像還可以說明各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的速度、加速度在該時(shí)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(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向;(2)已知某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向也可確定波的傳播方向.

4．介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系.⑴波的成因法（質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)法