資源簡介

(共29張PPT)
機械波
第2節 波的描述
04
波的多解性
03
波長、頻率和波速
02
波的傳播方向與質點的振動方向的判斷
01
波的圖像
目錄
04
波的多解性
03
波長、頻率和波速
02
波的傳播方向與質點的振動方向的判斷
01
波的圖像
目錄
學習目標
能用描點法作橫波的圖像，理解波的圖像的物理意義
理解波長，頻率和波速的意義及其關系
能判斷波的傳播方向和質點的振動方向
教學重難點
重點：理解波的圖像意義
難點：能區分振動圖像和波動圖像
能判斷波的傳播方向和質點的振動方向
思考與討論
對于單個質點的運動情況，用 x-t 圖像可以描述質點在任意時刻的位移
而波卻是很多質點的運動，能否還用 x-t 圖像來描述多個質點在任意時刻的位移？
那么該用怎樣的圖像來描述波呢？
x
t
0
振動圖象
0
波的圖象
我們可以用照相機把波的形狀攝下來， 照片反映就是按下快門瞬間各個質點離開各自平衡位置時的情形。我們就把這些質點連成曲線，就是該時刻的波的圖象。也就是說，我們可以用波的圖象來描述波的運動情況
思考與討論：
(1)你認為橫軸x、縱軸y應表示什么物理量？
(2)每一質點坐標(x、y) 的物理意義？
一、波的圖像
1定義：用橫坐標表示在波傳播方向上各質點的平衡位置
用縱坐標表示某時刻各質點偏離平衡位置的位移
（波形圖）
振動圖像
波動圖像
某一質點
各個時刻
各個質點
某一時刻
x
（1）如果波的圖像是正弦曲線，這樣的波叫正弦波，也叫簡諧波。
（2）波的周期性
（3）波的雙向傳播性
y/m
x/m
O
介質中有正弦波傳播時，介質的質點在做簡諧運動
如果只知道波沿x軸傳播，則有可能沿x軸正向或x軸負向傳播
一、波的圖像
2.波的圖象特點：
3.由波的圖象上可獲得的信息：
（1）該時刻各個質點的位移和振幅；
y/m
x/m
O
思考：
你能根據波形圖判斷出某個質點的振動情況嗎
3.由波的圖象上可獲得的信息：
（1）該時刻各個質點的位移和振幅；
（2）能根據波的傳播方向判斷各個質點在該時刻的振動方向、加速度方向及其變化情況；
y/m
x/m
O
思考：
你能根據波形圖判斷出某個質點的振動情況嗎
（1）質點帶動法
Y
X
O
P
P
先振動的質點帶動鄰近的后振動的質點，在質點P靠近波源一方附近的圖像上另找一點P′，若P′在P點下方，則P向下振動，若P′在P點上方，則P向上振動．
Pˊ
Pˊ
傳播方向
二、波的傳播方向與質點的振動方向的判斷
Y
X
O
波的傳播方向
上坡
下坡
上坡
沿波的傳播方向看，“上坡”處的質點向下振動；“下坡”處的質點向上振動，簡稱“上坡下、下坡上”。
（2）上下坡法
在波的圖像上的某一點，沿豎直方向畫出一個箭頭表示質點振動方向，并設想在同一點沿水平方向畫一個箭頭表示波的傳播方向，那么這兩個箭頭總是在曲線的同側。
（3）同側法
Y
X
O
傳播方向
v
v
（4）圖象平移法
將波形圖沿傳播方向進行微小平移，再由x軸上某一位置的兩波形曲線上的點來判定
O
y
x
v
P1
P2
P1′
P2′
0
0.2
0.4
0.6
0.8
X/cm
Y/cm
問題1：x=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6cm這些質點的振動方向如何
問題2：在這些質點中位移總是相同的是哪些點
問題3 ：相鄰的位移總是相同的質點間的水平距離相同嗎？
想一想：
三、波長、頻率和波速
（1）定義: 在波動中，對平衡位置的位移總是相等的兩個相鄰質點間的距離，叫做波的波長。
1.波長λ：
在橫波中，兩個相鄰波峰或兩個相鄰波谷之間的距離等于波長。
在縱波中，兩個相鄰密部或兩個相鄰疏部之間的距離等于波長。
拓展：
（1）同相點:相距為波長整數倍(nλ)的兩質點的振動完全相同,稱同相點。
（2）反相點:相距為半波長奇數倍(2n+1)λ/2的兩質點的振動完全相反，稱反相點。
2、周期（T）、頻率（f）
(1)定義：波源質點振動的周期（或頻率）就是波的周期（或頻率）
（2）幾點說明
a.波的周期（或頻率）應由波源決定，與傳播波的介質無關。
b.每經過一個周期的時間波就沿傳播方向傳播一個波長的距離。
(1)周期性
①時間周期性：相隔周期整數倍時間的兩個時刻的波形圖完全相同，時間間隔Δt與周期T的關系不明確造成多解．
②空間周期性：沿傳播的方向上，相隔波長的整數倍距離的兩質點的振動情況完全相同，質點間距離Δx與波長λ的關系不明確造成多解．
1、造成波動問題多解的主要因素
四、波的多解性
(2)雙向性
對給定的波形圖，波的傳播方向不同，質點的振動方向也不同，反之亦然．
①傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定．
②振動方向雙向性：質點振動方向不確定．
(1)質點達到最大位移處，則有正向和負向最大位移兩種可能．
(2)質點由平衡位置開始振動，則有起振方向向上、向下(或向左、向右)的兩種可能．
(3)只告訴波速不指明波的傳播方向，應考慮沿x軸正方向和x軸負方向兩個方向傳播的可能．
(4)只給出兩時刻的波形，則有多次重復出現的可能等．
2、波動問題的幾種可能性
(1)解決周期性多解問題時，一般采用從特殊到一般的思維方法，即找出一個周期內滿足條件的關系Δ t或Δ x，若此關系為時間，則t ＝ nT＋ Δ t(n ＝ 0，1，2，…)；若此關系為距離，則x ＝ n λ＋Δ x(n ＝ 0，1，2，…)。
3、解決波的多解問題的方法
(2)解決雙向性多解問題時,養成全面思考的習慣，熟知波有向正、負(或左、右)兩方向傳播的可能，質點有向上、下(或左、右)兩方向振動的可能。
波速由介質決定，與波的頻率、質點的振幅無關
波的頻率只取決于波源，與波速、波長無關。波在傳播過程中、從一種介質進入另一種介質時頻率不變。
波長則決定于v和T。波從一種介質進入另一種介質波速發生變化，周期不變，波長發生變化；波在同一介質中傳播，當周期發生變化，波長也發生變化。
1．波速v由什么決定？
2．頻率f由什么決定？
3．波長λ由什么決定？
【課堂提問】
01
波的圖像
02
波長
周期
03
波的應用
波的圖像是在波
的傳播方向上介質中
各振動質點的連線在
某一時刻的波形．
簡諧波：如果波的圖像是正弦曲線，這樣的波叫作正弦波，也叫簡諧波。
常用方法：
（1）質點帶動法 （2）圖象平移法
（3）上下坡法 （4）三角形法
（5）同側法
課堂總結
【典例1】（2022·重慶一中高二）（多選）對于介質中正在傳播的一列簡諧機械波，下列說法正確的有（　　）
A．某質點一個周期內運動的路程可能比波長大
B．兩個相鄰的，振動過程中位移方向總是相同的質點間的距離是一個波長
C．某質點每次經過同一位置時，其速度可能不同
D．質點的振動速度即波的傳播速度
【正確答案】ABC
課堂練習
【典例2】(2021·四川·西昌市第二中學高二期中）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，周期為T，在t＝0時的波形如圖所示，波上有P、Q兩點，其縱坐標分別為 ， ，下列說法中正確的是（　　）
A．P點的振動形式傳到Q點需要T
B．P、Q在振動過程中，位移總相等
C．在 0~5T/4內，P點通過的路程為20cm
D．在相等時間內，P、Q兩質點通過的路程相等
【正確答案】D
課堂練習
【典例3】（2022·廣東·廣州市第二中學高二）（多選）如圖為一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波，實線為t=0時刻的波形圖，虛線為t=0.6s時的波形圖，波的周期T>0.6s，則（　　）
A．波的周期為0.8s
B．在t=0.9s時，P點沿y軸正方向運動
C．t=0.4s，P點經過的路程為4m
D．在t=0.5s時，Q點到達波峰位置
【正確答案】AD
課堂練習
【典例4】（2021·福建省福州第二中學高二期末）圖甲為一列簡諧橫波在t=0時刻的波形圖，a、b兩質點的橫坐標分別為xa=2m和xb=6m，質點b從t=0時刻開始計時的振動圖象為圖乙。下列說法正確的是（　　）
A．該波沿+x方向傳播，波速為1m/s
B．質點a經4s振動的路程為4m
C．t=4s時刻質點b的速度沿-y方向
D．質點a在t=2s時速度為最大
【正確答案】C
課堂練習

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