新教材高中物理第三章机械波2波的描述课件新人教版选择性必修第一册.pptx
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1、2波的描述第三章机械波学习目标学习目标1知道什么是波的图像,能在简谐波的图像中读出质点振动的振幅、波知道什么是波的图像,能在简谐波的图像中读出质点振动的振幅、波长、周期等物理量长、周期等物理量2能根据某一时刻波的图像和波的传播方向,画出下一时刻和前一时刻能根据某一时刻波的图像和波的传播方向,画出下一时刻和前一时刻的波的图像,并能指出图像中各个质点在该时刻的振动方向的波的图像,并能指出图像中各个质点在该时刻的振动方向3知道波传播的周期知道波传播的周期(频率频率)与质点振动周期与质点振动周期(频率频率)的关系的关系4理解波长、波速和周期之间的关系,会运用公式理解波长、波速和周期之间的关系,会运用公
2、式vf解答问题解答问题学法指导学法指导1通过类比机械振动图像可以用来描述简谐振动,类推出机械波的图像通过类比机械振动图像可以用来描述简谐振动,类推出机械波的图像则可以用来描述机械波的运动规律则可以用来描述机械波的运动规律2通过描述物体运动的物理量有时间、位移、速度等,而机械波也是物通过描述物体运动的物理量有时间、位移、速度等,而机械波也是物体运动形式之一,类推出描述波的特征的物理量:频率体运动形式之一,类推出描述波的特征的物理量:频率(周期周期)、波长、波长、波速波速3通过本节的学习,培养逻辑推理的抽象思维,懂得遇到问题时利用已通过本节的学习,培养逻辑推理的抽象思维,懂得遇到问题时利用已有的知
3、识进行推理、类比、猜想,提升发现问题、解决问题的能力有的知识进行推理、类比、猜想,提升发现问题、解决问题的能力知识导图知识导图预习导学|新知领悟1波的图像的作法波的图像的作法(1)建建立立坐坐标标系系:以以横横坐坐标标x表表示示在在波波的的传传播播方方向向上上各各质质点点的的_,纵坐标,纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的表示某一时刻各质点偏离平衡位置的_(2)选选取取正正方方向向:规规定定位位移移的的方方向向_为为正正值值,_为为负负值值(3)描点:把该时刻各质点的描点:把该时刻各质点的_画在坐标系里画在坐标系里(4)连连线线:用用_将将各各点点连连接接起起来来就就得得到到了了这这一一时
4、时刻刻波波的的图图像像波的图像波的图像平衡位置平衡位置位移位移向上向上向下向下位置位置平滑曲线平滑曲线2横波图像的物理意义横波图像的物理意义波形图像直观地表示介质中的各个质点在某一时刻的波形图像直观地表示介质中的各个质点在某一时刻的_3横波图像的特点横波图像的特点简谐波的波形为简谐波的波形为_曲线曲线位移位移正弦正弦1为什么不同什么不同时刻波的刻波的图像的形状不同?像的形状不同?【答答案案】在在波波的的传传播播过过程程中中,各各质质点点都都在在各各自自的的平平衡衡位位置置附附近近振振动动,不同时刻质点的位移不同,故不同时刻波的图像不同不同时刻质点的位移不同,故不同时刻波的图像不同2波中各波中各
5、质点做点做简谐运运动,是一种,是一种变加速运加速运动,是否,是否说明波的明波的传播也是播也是变加速运加速运动?【答答案案】不不能能虽虽然然质质点点做做变变加加速速运运动动,但但是是在在均均匀匀介介质质中中波波是是匀匀速传播的速传播的如如图图所所示示为为一一波波形形图图,波波沿沿x轴轴负负方方向向传传播播,就就标标明明的的质质点点而言,速度为正、加速度为负的质点是而言,速度为正、加速度为负的质点是_【答案】【答案】S【解解析析】各各质点点的的速速度度方方向向由由带动法法判判断断,只只有有R、S两两质点点速速度度向向上上;加加速速度度的的方方向向由由位位移移正正负决决定定,P、S两两质点点位位移移
6、为正正,加加速速度度方方向向为负,只有,只有S点符合点符合题中两个条件中两个条件1由波的图像可获取的信息由波的图像可获取的信息一一列列波波在在某某时时刻刻的的波波形形图图像像如如图图所所示示,能能从从这这列列波波的的图图像像中中了了解解到到波的情况主要有以下几点:波的情况主要有以下几点:振动图像与波形图的对比振动图像与波形图的对比(1)可可以以直直接接看看出出在在该该时时刻刻各各质质点点的的_图图线线上上各各点点的的纵纵坐坐标标表示的是各点在该时刻的位移如图线上的表示的是各点在该时刻的位移如图线上的M点的位移是点的位移是_(2)可可以以直直接接看看出出波波在在介介质质中中传传播播的的过过程程中
7、中各各质质点点的的_,即即波波的图像上纵坐标最大值的绝对值,图中的振幅的图像上纵坐标最大值的绝对值,图中的振幅A_.(3)可以判断出沿传播方向上各质点在该时刻的可以判断出沿传播方向上各质点在该时刻的_方向方向位移位移2cm振幅振幅A4cm运动运动2振动图像与波动图像的比较振动图像与波动图像的比较各个时刻各个时刻各个质点各个质点比比较项较项目目振振动图动图像像波波动图动图像像相同点相同点及及联联系系图图像像形状形状_曲曲线线可可获获得得的信息的信息质质点振点振动动的的_,_、_的方向的方向关关联联质质点的振点的振动动是是组组成波成波动动的基本要素的基本要素正弦正弦振幅振幅位移位移加速度加速度1怎
8、怎样从从图像上区分振像上区分振动图像和波像和波动图像?像?【答答案案】振振动动图图像像的的横横坐坐标标轴轴是是时时间间,波波动动图图像像的的横横坐坐标标轴轴是是传传播播距离距离2振振动图像和波像和波动图像的物理意像的物理意义有什么不同?有什么不同?【答答案案】振振动动图图像像表表示示某某一一质质点点在在各各个个时时刻刻的的位位移移变变化化情情况况,波波动动图像表示某一时刻各个质点的位移图像表示某一时刻各个质点的位移(多多选)根根据据如如图图所所列列的的两两图图形形,分分别别判判断断它它们们属属于于何何种种图图像像,并确定甲图中并确定甲图中A质点,乙图中质点,乙图中B时刻,两质点的运动方向时刻,
9、两质点的运动方向()A甲是振动图像,乙是波的图像甲是振动图像,乙是波的图像B甲是波的图像,乙是振动图像甲是波的图像,乙是振动图像C两质点均向上运动两质点均向上运动D两质点均向下运动两质点均向下运动【答案】【答案】BD【解解析析】由由两两图像像的的横横坐坐标可可看看出出甲甲是是波波的的图像像,乙乙是是振振动图像像,故故B正正确确,A错误;由由甲甲的的传播播方方向向可可看看出出A质点点此此刻刻应向向下下运运动,由由乙乙图可判定可判定B时刻刻质点也向下运点也向下运动,故,故C错误,D正确正确1波长波长(1)定定义义:在在波波的的传传播播方方向向上上,_总总是是相相同同的的两两个个_质质点间的距离,通
10、常用点间的距离,通常用表示表示(2)特特征征:在在横横波波中中,两两个个_或或两两个个_之之间间的的距距离离等等于于波长在纵波中,两个波长在纵波中,两个_或两个或两个_之间的距离等于波长之间的距离等于波长波长、频率和波速波长、频率和波速振动相位振动相位相邻相邻相邻波峰相邻波峰相邻波谷相邻波谷相邻疏部相邻疏部相邻密部相邻密部2周期、频率周期、频率(1)规规律律:在在波波动动中中,各各个个质质点点的的振振动动周周期期或或频频率率是是_,它它们们都等于都等于_的振动周期或频率的振动周期或频率(2)决定因素:波的周期或频率由决定因素:波的周期或频率由_的周期或频率决定的周期或频率决定(3)时时空空的的
11、对对应应性性:在在一一个个周周期期的的时时间间内内,振振动动在在介介质质中中传传播播的的距距离离等于等于_相同的相同的波源波源波源波源一个波长一个波长倒数倒数传播传播f介质介质不同不同波速波速频率频率1某某时刻,两个相刻,两个相邻的、位移相等的的、位移相等的质点点间的距离等于波的距离等于波长吗?【答答案案】不不一一定定某某时时刻刻两两质质点点位位移移相相等等,间间距距却却不不一一定定等等于于波波长长2波波的的传播播速速度度取取决决于于什什么么?不不同同频率率的的横横波波在在同同一一种种介介质中中的的传播速度是否相同?播速度是否相同?【答答案案】波波的的传传播播速速度度取取决决于于介介质质,同同
12、一一种种介介质质中中频频率率不不同同的的机机械械波传播速度相同波传播速度相同(多多选)三三条条在在同同一一水水平平面面上上相相互互平平行行的的弹弹性性绳绳,在在左左端端同同一一地地点点同同时时开开始始振振动动,经经过过一一定定时时间间后后出出现现如如图图所所示示的的情情况况,MN是是距距起起始点相同距离的一条界线,则始点相同距离的一条界线,则()AB波的波长最大波的波长最大BA波的振动频率最大波的振动频率最大CA、B、C三列波的传播速度相等三列波的传播速度相等DC与与A、B的材料一定不同的材料一定不同【答案】【答案】ABD【解解析析】由由图可可知知,B波波的的波波长最最大大,A、B的的传播播速
13、速度度相相等等,C波波的的传播播速速度度最最小小,由由于于机机械械波波的的传播播速速度度由由介介质决决定定,所所以以C与与A、B的的材材料料一一定定不不同同;在在相相同同时间内内,A波波的的波波源源做做全全振振动的的次次数数最最多多,因因此此A波波的振的振动频率最大,故率最大,故A、B、D正确,正确,C错误多维课堂|素养初培一列一列简谐波在某一波在某一时刻的刻的图像如像如图所示所示对波的图像的理解对波的图像的理解问题问题(1)波的图像是什么形状的曲线?波的图像是什么形状的曲线?(2)由图像可读出什么?由图像可读出什么?【答案】【答案】(1)波的图像是正弦曲线波的图像是正弦曲线(2)由由图图像像
14、可可读读出出:该该时时刻刻各各质质点点的的位位移移;各各质质点点振振动动的的振振幅幅;机械波的波长机械波的波长1质点运动的质点运动的“定格定格”波波的的图图像像是是某某一一时时刻刻介介质质中中各各个个质质点点运运动动情情况况的的“定定格格”可可以以将将波的图像比喻为某一时刻对所有质点拍摄的波的图像比喻为某一时刻对所有质点拍摄的“集体照集体照”2图像形式图像形式简简谐谐波波的的图图像像是是正正(余余)弦弦曲曲线线,是是最最简简单单的的一一种种波波,各各个个质质点点振振动动的振幅都相等的振幅都相等探究总结探究总结3波的图像的周期性波的图像的周期性质质点点的的振振动动位位移移做做周周期期性性变变化化
15、,则则波波的的图图像像也也做做周周期期性性变变化化经经过过一个周期,波的图像复原一次一个周期,波的图像复原一次4波的传播方向的双向性波的传播方向的双向性如如果果只只知知道道波波沿沿x轴轴传传播播,则则有有可可能能沿沿x轴轴正正向向传传播播,也也有有可可能能沿沿x轴轴负向传播,具有双向性负向传播,具有双向性5由波的图像可获得的信息由波的图像可获得的信息(1)从波的图像上可直接读出介质质点振动的振幅从波的图像上可直接读出介质质点振动的振幅(2)可确定任一质点在该时刻的位移的大小和方向可确定任一质点在该时刻的位移的大小和方向(3)根根据据加加速速度度方方向向与与位位移移方方向向的的关关系系,可可确确
16、定定任任一一质质点点在在该该时时刻刻的的加速度方向加速度方向(4)若若已已知知波波的的传传播播方方向向,可可确确定定各各质质点点在在该该时时刻刻的的振振动动方方向向(速速度度方向方向),速度大小的变化趋势等,反之亦然,速度大小的变化趋势等,反之亦然素素养养点点评:本本探探究究通通过对波波的的图像像的的理理解解,培培养养“科科学学思思维”素素养养【答案】【答案】AC变式变式1(多多选)如图所示,下列说法中正确的是如图所示,下列说法中正确的是()A此列波的振幅是此列波的振幅是0.1mBx15cm处质点的位移是处质点的位移是0.1mC若若A的速度沿的速度沿y轴正方向,则轴正方向,则B的速度亦沿的速度
17、亦沿y轴轴正方正方向向DA的加速度沿的加速度沿y轴的负方向,而轴的负方向,而B、C的加速度沿的加速度沿y轴的正方向轴的正方向【答案】【答案】ACD【解解析析】从从波波动图像像上上可可以以直直接接读出出振振幅幅是是0.1m,x15cm处质点点的的位位移移是是0.1m,故故A正正确确,B错误;若若波波沿沿x轴正正方方向向传播播,此此时A、B两两质点点的的速速度度都都沿沿y轴正正方方向向,故故C正正确确;根根据据加加速速度度与与位位移移的的关关系系可可判判断断D正确正确对波的图像的三点说明对波的图像的三点说明1在某一在某一时刻各刻各质点的位移不同,但各点的位移不同,但各质点的振幅是相同的点的振幅是相
18、同的2每每一一质点点的的振振动规律律相相同同,只只是是后后一一质点点比比前前一一质点点振振动得得晚晚3某某时刻刻波波的的图像像与与经过一一段段时间后后波波的的图像像十十分分相相似似,不不同同的的是波的是波的图像沿波的像沿波的传播方向又延伸了一段距离而已播方向又延伸了一段距离而已.一列波的一列波的图像如像如图甲,其中某一甲,其中某一质点的振点的振动图像如像如图乙乙振动图像和波的图像的比较振动图像和波的图像的比较问题问题(1)如何区分波的图像与振动图像?如何区分波的图像与振动图像?(2)两种图像纵坐标的最大值相同吗?两种图像纵坐标的最大值相同吗?【答答案案】(1)从从横横轴轴来来区区分分两两个个图
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