【高中物理】波的描述 课件 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

3.2 波的描述 导入观察水波，可以看出波在空间、时间上具有周期性，我们能否用图像（比如简谐运动x-t图像）的方法来描述一列波呢？如果能，坐标轴表示的是什么物理量？简谐运动是单个质点的运动情况，用简谐运动是单个质点的运动情况，用x-tx-t图像可以很方便的描述质点图像可以很方便的描述质点在任意时刻的位移。在任意时刻的位移。机械波却是很多质点的运动，在同一时刻各个质点的位移都不尽相同。机械波却是很多质点的运动，在同一时刻各个质点的位移都不尽相同。不方便使用不方便使用x-tx-t图像来描述。图像来描述。我们用什么样的图像来描述波呢？导入内容讲解如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波。简谐波是一种最基本、最简单的波。可以证明，介质中有正弦波传播时，介质的质点在做简谐运动。一、波的图像用横坐标x表示在波的传播方向上绳中各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻绳中各质点偏离平衡位置的位移。我们规定，位移向上时y取正值，向下时y取负值。物理意义：反映某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移。注意：在波的图像中，每一个质点都只在自己的平衡位置附近振动，而不会随波的传播向远处迁移。xyO波的图像又称为波形图二、波长、频率和波速1.波长：在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫做波的波长。符号：，单位：m“位移总相等”的含义是“每时每刻位移大小方向都相同”，这两个质点的速度也总是相等的，相位也相同。二、波长、频率和波速1、横波中相邻两个波峰（或波谷）之间的距离等于波长2、纵波中相邻两个密部（或疏部）之间的距离等于波长yxO在波动中，相隔等于波长的两个点的振动特点：二、波长、频率和波速（1）这两点对平衡位置的位移的大小和方向总保持相同。（2）这两点速度大小和方向总保持相同。所以：这两点振动步调总保持相同。引申：（1）相隔整数倍的两个质点的步调总是相同(2)相隔/2的两个质点的步调总是相反（3）相隔/2的奇数倍两个质点的步调总是相反2.周期（频率）定义：二、波长、频率和波速二波长、频率和波速介质中各质点振动的周期（频率）都等于波源的振动周期（频率），我们把这个周期（频率）叫做波的周期（频率）。频率通常用字母f表示，单位是Hz周期通常用字母T表示，单位是s 几点说明：(1)波的周期（或频率）应由波源决定，与传播波的介质无关。(3)每经过一个周期的时间波就沿传播方向传播一个波长的距离。(2)每经历一个周期，原有的波形图不改变。3、几点说明(2)一列波在同一均匀介质中是匀速传播的。(3)要区分波速与质点振动速度的含义。(1)波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同。物理意义:反映振动在介质中传播的快慢程度.3.波速定义：单位时间内振动所传播的距离叫做波速。公式:v=f 二、波长、频率和波速二波长、频率和波速 1、波速的大小由介质的性质决定，与波的频率、质点的振幅无关。v=f 波长、频率和波速之间的关系：波长、频率和波速的决定因素：2、波的频率只取决于波源，与波速、波长无关。波在传播过程中、从一种介质进入另一种介质时频率不变。3、波长则决定于波速和频率。波从一种介质进入另一种介质波速发生变化，频率不变，波长发生变化；波在同一均匀介质中传播，v不变，当频率发生变化，波长也发生变化。二、波长、频率和波速QQP一、波的图像的应用波的传播方向和质点的振动方向之间的关系如何确定？带动法步骤1：明确波的传播方向，确定波源方位；x/my/cm5-50246v步骤2：在某质点P（Q）靠近波源一方（紧挨着 P点）图像上找另外一点P（Q）；步骤3：若P在P下方，则P带动P向下运动；P若Q在Q上方，则Q带动Q向上运动。如果已知P点的振动方向向下，判断波的传播方向。思考：三、图像的应用一、波的图像的应用（2）微平移法做出经微小时间后的波形，就知道了各质点经过t时间达到的位置，运动方向就可确定。v三、图像的应用将波的图像视为蜿蜒起伏的“山坡”，沿波的传播方向看，“上坡路段”上的各质点都向下振动，“下坡路段”上的各质点都向上振动。简称“上坡下，下坡上”。一、波的图像的应用（3）上下坡法YXOv下坡上下坡上上坡下上坡下上坡下上坡下注意三、图像的应用例题分析例1图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图,试求出波形图上A、B、C、D四个质点的振动方向。四、例题分析A往上振动，B往下振动，C往上振动，D往上振动四、例题分析例2如图所示为一列简谐波在某时刻的波形图，已知图形上某点的振动方向如图所示。试求这列波的传播方向。YXOvV例3 如图所示，实线是某时刻的波形图象，虚线是0.2 s后的波形图。(1)若波向左传播，求它的可能周期和最大周期；(2)若波向右传播，求它的可能传播速度；(3)若波速是45 m/s，求波的传播方向。四、例题分析三、机械波的多解问题解析(1)波向左传播，传播的时间为t TnT，(n0,1，2，)，所以T s s，(n0,1,2,3，)，当n=0时，最大周期为Tmax s0.27 s.(2)波向右传播t TnT,(n0,1,2,3)所以T s,(n0,1,2)，而4 m所以v 5(4n1)m/s,(n0,1,2)(3)波速是45 m/s，设波向右传播，由上问求得的向右传播的波速公式得45 m/s5(4n1)m/s，解得n2.故假设成立，波向右传播谢谢！