資源簡介

(共25張PPT)
第三章 機械波
第2節 波的描述
人教版（2019） 物理（選擇性必修第一冊）
張二朝
學習目標
1.能用描點法作橫波的圖像，理解波的圖像的意義。　
2.理解波長、頻率和波速的意義及其關系。
3.能判斷波的傳播方向與質點振動的方向。
課堂引入
觀察水波，可以看出波在空間、時間上具有周期性，我們能否用圖像的方法來描述一列波呢？如果能，坐標軸表示的是什么物理量？
課堂引入
在第二章，我們學習了簡諧運動，用 x-t 圖像描述了彈簧振子或單擺一個質點在任意時刻的位移。
思考：簡諧運動的圖像直觀地反映了質點做簡諧運動的物理過程，根據圖像可以看出質點在任意時刻的位移。如何用圖像描述機械波在同一時刻各質點的位移？
一、波的圖像
用相機對繩上橫波進行拍照，照片記錄了各個質點在按下快門瞬間的具體位置。
思考：要描述傳播機械波的介質中各質點的空間位置，在直角坐標系中，橫、縱坐標應分別表示什么物理量？怎樣得到波的圖像？
一、波的圖像
x
y
正方向
負方向
1.波的圖像的畫法
橫波中偏離平衡位置的位移方向向上為正值，則位移向下為負值
拍照定格某一時刻繩上橫波的照片，記錄了繩上各質點在該時刻的具體位置
縱坐標y：某一時刻各個質點偏離平衡位置的位移
橫坐標x：在波的傳播方向上各質點的平衡位置
一、波的圖像
2.圖像的物理意義
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.
介質中有正弦波傳播時，介質的質點在做簡諧運動，各質點振動的振幅均相同.
3.正弦波(簡諧波)
波的圖像描述的是介質中“各個質點”在“某一時刻”的位移.
x
y
O
A
-A
波的圖像
t
y
O
A
-A
振動圖像
某一質點
各個時刻
各個質點
某一時刻
二、波長、頻率、波速
1. 波長λ：在波的傳播方向上，振動相位總是相同的兩個相鄰質點間的距離
縱波的波長
兩個相鄰密部(疏部)間的距離
任意時刻的x、v、a均相同
即有關振動的一切物理量總保持相同
橫波的波長
兩個相鄰波峰(波谷)間的距離
二、波長、頻率、波速
1. 波長λ：在波的傳播方向上，振動相位總是相同的兩個相鄰質點間的距離
任意時刻的x、v、a均相同
即有關振動的一切物理量總保持相同
橫波的波長
兩個相鄰波峰(波谷)間的距離
相距λ整數倍的質點的振動步調總是相同
相距λ/2奇數倍的質點的振動步調總是相反
同一時刻，相對平衡位置的位移、速度
大小相等、方向相同
同一時刻，相對平衡位置的位移、速度
大小相等、方向相反
二、波長、頻率、波速
1. 波長λ：在波的傳播方向上，振動相位總是相同的兩個相鄰質點間的距離
2. 周期T：波前進一個波長的距離所需要的時間
ｘ
ｙ
ｏ
每經過一個周期，波傳播一個波長的距離，原有的波形圖不變。
二、波長、頻率、波速
1. 波長λ：在波的傳播方向上，振動相位總是相同的兩個相鄰質點間的距離
2. 周期T：波前進一個波長的距離所需要的時間
3. 頻率f：周期的倒數，即單位時間內波動所傳播的完整波的數目
波動過程中，各個質點在波源和鄰近質點的帶動下做受迫振動
波的周期(頻率)由振源決定，與介質無關
波源的振動周期(頻率)=各個質點的振動周期(頻率)= 波的周期(頻率)
T波源=T質點=T波
每經過一個周期T，各質點完成一次全振動，波向前傳播一個波長的距離
二、波長、頻率、波速
1. 波長λ：在波的傳播方向上，振動相位總是相同的兩個相鄰質點間的距離
2. 周期T：波前進一個波長的距離所需要的時間
3. 頻率f：周期的倒數，即單位時間內波動所傳播的完整波的數目
4. 波速v：波在介質中向前傳播的速度
Δx
t+Δt時刻
x
y
t時刻
0
A
B
二、波長、頻率、波速
1. 波長λ：在波的傳播方向上，振動相位總是相同的兩個相鄰質點間的距離
2. 周期T：波前進一個波長的距離所需要的時間
3. 頻率f：周期的倒數，即單位時間內波動所傳播的完整波的數目
4. 波速v：波在介質中向前傳播的速度
單位時間內，某一振動狀態（即振動相位）所傳播的距離
波速由介質決定
波長由振源和介質共同決定
二、波長、頻率、波速
1. 波長λ：在波的傳播方向上，振動相位總是相同的兩個相鄰質點間的距離
2. 周期T：波前進一個波長的距離所需要的時間
3. 頻率f：周期的倒數，即單位時間內波動所傳播的完整波的數目
4. 波速v：波在介質中向前傳播的速度
思考：一列波從一種介質進入另一種介質時，周期、頻率、波速、波長如何變化？
介質決定波速
波源決定波的周期、頻率
周期、頻率不變
波速變化
波長變化
若已知波的傳播方向，如何判斷質點的振動方向？
波源和傳播方向和各質點的振動方向有關系，若已知波的傳播方向，如何判斷質點的振動方向？
x
y
0
波源
v
傳播方向與x軸的方向相反
傳播方向與x軸的方向相同
x
y
0
波源
v




帶動法
y
x
O
P
P′
傳播方向
波源
思考：如果是已知P點的振動方向向下，怎樣判斷波的傳播方向呢？
若已知波的傳播方向，如何判斷質點的振動方向？
若已知波的傳播方向，如何判斷質點的振動方向？
質點振動方向，波的傳播方向，兩個箭頭總是在曲線的同側。
同側法
Y
X
O
傳播方向
v
v
上下坡法
y
x
O
傳播方向
上坡
下坡
上坡
上坡下
下坡上
沿波的傳播方向，“上坡”的質點向下振動；“下坡”的質點向上振動
P
若已知波的傳播方向，如何判斷質點的振動方向？
若已知波的傳播方向，如何判斷質點的振動方向？
微元平移法
將波沿著傳播方向進行微小的平移，找到該質點對應的位置，就可以判斷出質點的運動方向。
y
x
O
P
Q
傳播方向
圖中的實線是一列正弦波在某一時刻的波形圖。經過0.5s后，其波形如圖中虛線所示。設該波的周期T大于0.5s。
⑴如果波是向左傳播的，波的速度是多大？波的周期是多大？
⑵如果波是向右傳播的，波的速度是多大？波的周期是多大？
例題(課本P69)
解：⑴如果波是向左傳播，則 ，由 得v＝0.12 m/s
波的周期為：
⑵如果波是向左傳播，則 ，由 得 v＝ 0.36 m/s
波的周期為：
例題(課本P69)
練一練
1.(多選)如圖所示為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，此時刻質點F的振動方向如圖所示。則（ ）
A.該波向右傳播
B.質點B和D的運動方向相同
C.質點C比質點B先回到平衡位置
D.此時質點F和H的加速度相同
CD
練一練
2.如圖中實線是一列簡諧橫波在t1 ＝ 0時刻的波形，虛線是這列波在t2 ＝ 0.5 s時刻的波形。
（1）寫出這列波的波速表達式；
（2）若波速大小為74 m/s，波速方向如何？
課堂小結
波長、頻率和波速
波的圖像
波的描述
波的傳播方向和質點振動方向的判定
意義
橫軸
平衡位置
各個質點——某一時刻
物理量
縱軸
偏離平衡位置的位移
正弦波（簡諧波）
等振幅
波長λ
頻率f（周期T）
與波源的頻率（周期）相同
相位總是相同的相鄰質點間的距離
波速v
由介質本身決定
帶動法
同側法
上下坡法
微平移法
謝謝聆聽

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