【物理】波的描述 课件3-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

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1、3.23.2波的描述波的描述物理人教版（新教材）选择性必修第一册回顾：回顾：1 1：产生机械波的条件是什么？：产生机械波的条件是什么？2 2：机械波传播的实质是什么？：机械波传播的实质是什么？3 3：机械波分哪二种？各有什么特点？：机械波分哪二种？各有什么特点？如何描述波的特点呢？如何描述波的特点呢？课堂引入课堂引入 观察水波，可以看出波在空间、时间观察水波，可以看出波在空间、时间上具有周期性，我们能否用图像的方法来上具有周期性，我们能否用图像的方法来描述一列波呢？如果能，坐标轴表示的是描述一列波呢？如果能，坐标轴表示的是什么物理量？什么物理量？问题：问题：？过去我们研究的是单个质点的运动情况

2、，用过去我们研究的是单个质点的运动情况，用 x-t x-t 图像可以很方图像可以很方便地描述质点在任意时刻的位移。而波却是很多质点的运动，在同便地描述质点在任意时刻的位移。而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，不方便用一时刻各个质点的位移都不尽相同，不方便用 x-t x-t 图像来描述。图像来描述。能否用其他的图像来描述波呢？我们以横波为例研究波的图像能否用其他的图像来描述波呢？我们以横波为例研究波的图像课堂引入课堂引入想一想：想一想：我们可以用照象机把波的形状我们可以用照象机把波的形状摄下来，就是按下快门瞬间摄下来，就是按下快门瞬间各个质各个质点点离开各自平衡位置离开各

3、自平衡位置时的情形。我时的情形。我们就把这些质点连成曲线，就是该们就把这些质点连成曲线，就是该时刻的时刻的波的图象波的图象。Y位移位移（一）波的图象表示法（一）波的图象表示法1.1.用横坐标表示在波用横坐标表示在波传播方向上传播方向上各质点的各质点的平衡位置平衡位置2.2.用纵坐标表示用纵坐标表示某时刻某时刻各质点偏离平衡位置的各质点偏离平衡位置的位移位移X平衡位置平衡位置正正方方向向负负方方向向O一、波的图像一、波的图像综上可知：综上可知：1 1 1 1波波波波的的的的图图图图象象象象是是是是在在在在波波波波的的的的传传传传播播播播方方方方向向向向上上上上，介介介介质质质质中中中中各各各各振

4、振振振动动动动质质质质点点点点的的的的连连连连线线线线在在在在某某某某一一一一时时时时刻刻刻刻的的的的波形波形波形波形2.2.2.2.波的图象也称波形图或波形曲线波的图象也称波形图或波形曲线波的图象也称波形图或波形曲线波的图象也称波形图或波形曲线3.3.3.3.简谐波：简谐波：简谐波：简谐波：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 （1 1 1 1）简谐运动在介质中传播形成简谐波）简谐运动在介质中传播形成简谐波）简谐运动在介质中传播形成简谐波）简谐运动在介质中传播形成简谐波.（2 2 2 2）简谐波是一种最基本、最简单的波）

5、简谐波是一种最基本、最简单的波）简谐波是一种最基本、最简单的波）简谐波是一种最基本、最简单的波.（二）从波的图象上可获得的物理信息：（二）从波的图象上可获得的物理信息：Ay/mx/m1 2 3 4 5 6 7 80B0.10AVav1 1、该时刻沿波的传播方向上、该时刻沿波的传播方向上各个质点的位移；各个质点的位移；2 2、各个质点的振幅、各个质点的振幅A;A;3 3、能根据波的传播方向判断、能根据波的传播方向判断各个质点在该时刻的运动方向、各个质点在该时刻的运动方向、加速度方向及其变化情况；加速度方向及其变化情况；4 4、可以画出另一时刻的、可以画出另一时刻的波形图。波形图。图图 象象（三）

6、简谐运动的图象与简谐波的图象的相同点与不同点（三）简谐运动的图象与简谐波的图象的相同点与不同点相相同同点点1、形状、形状2、纵坐标、纵坐标不不同同点点1、研究对象、研究对象2、横坐标表示、横坐标表示3、读出的物理、读出的物理量量Xt0振动图象YX0波的图象1、图象形状都是正弦或余弦曲线、图象形状都是正弦或余弦曲线2、纵坐标都表示质点离开平衡位置的位移、纵坐标都表示质点离开平衡位置的位移1、某一质点（不同时刻）、某一质点（不同时刻）一群质点（同一时刻）一群质点（同一时刻）2、横轴表时间、横轴表时间横轴表平衡位置横轴表平衡位置3、可直接读出周期、可直接读出周期可直接读出波长可直接读出波长3、纵坐标

7、的纵坐标的最大值都最大值都表示振表示振幅幅(四四)波的图象的基本应用波的图象的基本应用主要题型之一：主要题型之一：主要方法：主要方法：（1）质点带动法质点带动法 （2）同侧法同侧法 （3）上下坡法上下坡法 （4）图象平移法图象平移法 YXO波的传播方向波的传播方向波的传播方向波的传播方向质点的振动方向质点的振动方向（1）质点带动法质点带动法先振动的质点带动邻近的后振动质点，在质点先振动的质点带动邻近的后振动质点，在质点P P靠近波源一方附靠近波源一方附近的图像上另找一点近的图像上另找一点PP，若，若PP在在P P点上方，则点上方，则P P向上振动，若向上振动，若PP在下方，则在下方，则P P向

8、下振动向下振动（2）同同 侧侧 法法在波的图像上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示在波的图像上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点振质点振动方向动方向，并设想在同一点沿水平方向画一个箭头表示，并设想在同一点沿水平方向画一个箭头表示波的传播波的传播方向方向，那么这两个箭头总是在曲线的，那么这两个箭头总是在曲线的同侧同侧。YXO波的传播方向波的传播方向上坡上坡下坡下坡上坡上坡（3）上下坡法上下坡法沿波的传播方向看沿波的传播方向看去，去，“上坡上坡”处的质点向下振动；处的质点向下振动；“下坡下坡”处的质点向上振动，简称处的质点向上振动，简称“上坡下、下坡上上坡下、下坡上”。（4）图象平移法图象

9、平移法将波形图沿传播方向进行微小平移，再由将波形图沿传播方向进行微小平移，再由x x轴上某一位置轴上某一位置的两波形曲线上的点来判定的两波形曲线上的点来判定例例1 1、如图所示为一列向右传播的简谐波的波形图，求：、如图所示为一列向右传播的简谐波的波形图，求：图中图中A A、B B、C C、D D、E E各质点的振动情况各质点的振动情况A：振动向下：振动向下B：振动向上：振动向上C：振动向上：振动向上D：振动向下：振动向下E：振动向下：振动向下v如果这列波是向左传播的，则这四个质点的振动如果这列波是向左传播的，则这四个质点的振动方向又如何？方向又如何？例例2 2、如图所示为简谐波在某一时刻的波形

10、图，已知此时质、如图所示为简谐波在某一时刻的波形图，已知此时质点点A A正向上运动，由此可断定（正向上运动，由此可断定（）A.向右传播，且此时质点向右传播，且此时质点B正向上运动正向上运动B.向右传播，且此时质点向右传播，且此时质点C正向下运动正向下运动C.向左传播，且此时质点向左传播，且此时质点D正向上运动正向上运动D.向左传播，且此时质点向左传播，且此时质点E正向下运动正向下运动C如果已知这个质点做加速运动，则波的传播方向又如何？如果已知这个质点做加速运动，则波的传播方向又如何？例例3 3、一简谐机械波沿一简谐机械波沿x x轴正方向传播，周期为轴正方向传播，周期为T T，波长为，波长为。若

11、在。若在x=0 x=0处质处质点的振动图象如图所示，则该波在点的振动图象如图所示，则该波在t=T/2t=T/2时刻的波形曲线为（时刻的波形曲线为（）Ax/mx/my/my/m0 01 12 23 34 4v v画出再经画出再经t=T/4t=T/4时的波形图时的波形图P PPPQ QQ Q常规方法：常规方法：描点法描点法先找出两点（平衡位置和波峰及波谷特殊点）并确定其运动方向；然后先找出两点（平衡位置和波峰及波谷特殊点）并确定其运动方向；然后确定经确定经t t时间内这两点所达到的位置；最后按正弦规律画出新的波形。时间内这两点所达到的位置；最后按正弦规律画出新的波形。主要题型之二：主要题型之二：求

12、波在任意时刻的波形图求波在任意时刻的波形图求波在任意时刻的波形图求波在任意时刻的波形图简洁方法：简洁方法：图象平移法图象平移法OYX波的传播方向波的传播方向经过时间经过时间 ，波在传播方向上移动的距离，波在传播方向上移动的距离 ,把图把图象沿传播方向平移象沿传播方向平移 即得到相对应的图象即得到相对应的图象主要题型之二：主要题型之二：波长描述了波传播过程中的波长描述了波传播过程中的空间上的周期性空间上的周期性(重复性重复性)。二、波长、周期、频率二、波长、周期、频率1.1.波长波长：振动振动相位总是相同相位总是相同的两个的两个相邻相邻质点间的距离质点间的距离在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）之

13、间的距在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻的密部（或疏部）离等于波长；在纵波中，两个相邻的密部（或疏部）之间的距离等于波长之间的距离等于波长相距相距/2/2的奇数倍的奇数倍的两个质点振动步调总是相反的两个质点振动步调总是相反注意：注意：相距相距的整数倍的整数倍的两个质点振动步调总是一致的两个质点振动步调总是一致每每经经历历一一个个周周期期，波波向向前前传传播播一一个个波波长长。因因此此周周期期(频率频率)描述了波传播过程中的时间上的周期性。描述了波传播过程中的时间上的周期性。波的周期波的周期(频率频率)由波源决定，同一列波在由波源决定，同一列波在不同介质中传

14、播时周期不同介质中传播时周期(频率频率)保持不变保持不变2.2.周期周期(频率频率)：1.1.波长波长：振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离：振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离三、波速三、波速三、波速三、波速1.1.公式：公式：2.2.特点：特点：它反映振动在介质中传播的快慢程度它反映振动在介质中传播的快慢程度.波速的大小由波速的大小由介质的性质介质的性质决定，决定，同一列波在不同介质中传播速度不同同一列波在不同介质中传播速度不同波在均匀介质中是波在均匀介质中是匀速匀速传播的。传播的。当波从一种介质进入另一种介质时，周期当波从一种介质进入另一种介质时，周期(频频率率)保持不变但波速的变化

15、而导致波长的变化保持不变但波速的变化而导致波长的变化 适用于机械波，对其他形式的彼也成立适用于机械波，对其他形式的彼也成立课堂练习课堂练习1.1.一列简谐横波沿一列简谐横波沿x x轴正方向传播，周期为轴正方向传播，周期为T T，t t0 0时的波时的波形如图所示。形如图所示。t tT/T/4 4时时()A)A质点质点a a速度方向沿速度方向沿y y轴负轴负方向方向B B质点质点b b沿沿x x轴正方向迁移了轴正方向迁移了1 mC1 mC质点质点c c的加速度为的加速度为零零D D质点质点d d的位移为的位移为5 cm5 cmC2 2下下列列选选项项为为一一列列横横波波在在某某介介质质中中传传播

16、播时时某某一一时时刻刻的的波波形形图图，已已知知波波的的传传播播方方向向向向右右，能能正正确确描描述述各各质质点点继继续振动时运动方向的续振动时运动方向的是是()C 3.如如图所示，一列简谐横波沿图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，在轴正方向传播，在x轴上有轴上有P、M、Q三点，从波传到三点，从波传到x5 m的的M点时开始计时，已知点时开始计时，已知t10.7 s时时M点点第二次出现波峰，求：第二次出现波峰，求：(1)这列波传播的速度；这列波传播的速度；(2)从从t0时刻起到时刻起到t21 s止，止，质点质点Q(x9 m)通过的路程。通过的路程。4.一一根根粗粗细细均均匀匀的的绳绳子子，右右

17、端端固固定定，一一人人拿拿着着左左端端的的S点点上上下下振振动动，产产生生一一列列向向右右传传播播的的机机械械波波，某某时时刻刻波波形形如如图图所所示示，则该波则该波的的()A波速增大波速增大B波速减小波速减小C频率增大频率增大 D频率减小频率减小C5.如图是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知图中如图是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知图中b位置的质点起振时位置的质点起振时间比间比a位置的质点晚位置的质点晚0.5 s，b和和c之间的距离是之间的距离是5 m，则此列波的波长和频率，则此列波的波长和频率分别分别为为 ()A5 m,1 Hz B10 m,2 HzC5 m,2 Hz D10 m,1 H

18、zA6一列简谐横波沿一列简谐横波沿x轴正向传播，传到轴正向传播，传到M点时波形如图所示，点时波形如图所示，再经再经0.6 s，N点开始振动，则该波的振幅点开始振动，则该波的振幅A和频率和频率f为为()AA1 m，f5 HzBA0.5 m，f5 HzCA1 m，f2.5 Hz DA0.5 m，f2.5 HzD 7(2020全国卷全国卷)如图，一列简谐横波平行于如图，一列简谐横波平行于x轴传播，图中的实线和虚轴传播，图中的实线和虚线分别为线分别为t0和和t0.1 s时的波形图。已知平衡位置在时的波形图。已知平衡位置在x6 m处的质点，在处的质点，在0到到0.1 s时间内运动方向不变。这列简谐波的周期为时间内运动方向不变。这列简谐波的周期为_s，波速为，波速为_m/s，传播方向沿，传播方向沿x轴轴_(填填“正方向正方向”或或“负方向负方向”)。