资源简介

(共29张PPT)
机械波
第2节 波的描述
04
波的多解性
03
波长、频率和波速
02
波的传播方向与质点的振动方向的判断
01
波的图像
目录
04
波的多解性
03
波长、频率和波速
02
波的传播方向与质点的振动方向的判断
01
波的图像
目录
学习目标
能用描点法作横波的图像，理解波的图像的物理意义
理解波长，频率和波速的意义及其关系
能判断波的传播方向和质点的振动方向
教学重难点
重点：理解波的图像意义
难点：能区分振动图像和波动图像
能判断波的传播方向和质点的振动方向
思考与讨论
对于单个质点的运动情况，用 x-t 图像可以描述质点在任意时刻的位移
而波却是很多质点的运动，能否还用 x-t 图像来描述多个质点在任意时刻的位移？
那么该用怎样的图像来描述波呢？
x
t
0
振动图象
0
波的图象
我们可以用照相机把波的形状摄下来， 照片反映就是按下快门瞬间各个质点离开各自平衡位置时的情形。我们就把这些质点连成曲线，就是该时刻的波的图象。也就是说，我们可以用波的图象来描述波的运动情况
思考与讨论：
(1)你认为横轴x、纵轴y应表示什么物理量？
(2)每一质点坐标(x、y) 的物理意义？
一、波的图像
1定义：用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置
用纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移
（波形图）
振动图像
波动图像
某一质点
各个时刻
各个质点
某一时刻
x
（1）如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫正弦波，也叫简谐波。
（2）波的周期性
（3）波的双向传播性
y/m
x/m
O
介质中有正弦波传播时，介质的质点在做简谐运动
如果只知道波沿x轴传播，则有可能沿x轴正向或x轴负向传播
一、波的图像
2.波的图象特点：
3.由波的图象上可获得的信息：
（1）该时刻各个质点的位移和振幅；
y/m
x/m
O
思考：
你能根据波形图判断出某个质点的振动情况吗
3.由波的图象上可获得的信息：
（1）该时刻各个质点的位移和振幅；
（2）能根据波的传播方向判断各个质点在该时刻的振动方向、加速度方向及其变化情况；
y/m
x/m
O
思考：
你能根据波形图判断出某个质点的振动情况吗
（1）质点带动法
Y
X
O
P
P
先振动的质点带动邻近的后振动的质点，在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′，若P′在P点下方，则P向下振动，若P′在P点上方，则P向上振动．
Pˊ
Pˊ
传播方向
二、波的传播方向与质点的振动方向的判断
Y
X
O
波的传播方向
上坡
下坡
上坡
沿波的传播方向看，“上坡”处的质点向下振动；“下坡”处的质点向上振动，简称“上坡下、下坡上”。
（2）上下坡法
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动方向，并设想在同一点沿水平方向画一个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧。
（3）同侧法
Y
X
O
传播方向
v
v
（4）图象平移法
将波形图沿传播方向进行微小平移，再由x轴上某一位置的两波形曲线上的点来判定
O
y
x
v
P1
P2
P1′
P2′
0
0.2
0.4
0.6
0.8
X/cm
Y/cm
问题1：x=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6cm这些质点的振动方向如何
问题2：在这些质点中位移总是相同的是哪些点
问题3 ：相邻的位移总是相同的质点间的水平距离相同吗？
想一想：
三、波长、频率和波速
（1）定义: 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。
1.波长λ：
在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。
在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长。
拓展：
（1）同相点:相距为波长整数倍(nλ)的两质点的振动完全相同,称同相点。
（2）反相点:相距为半波长奇数倍(2n+1)λ/2的两质点的振动完全相反，称反相点。
2、周期（T）、频率（f）
(1)定义：波源质点振动的周期（或频率）就是波的周期（或频率）
（2）几点说明
a.波的周期（或频率）应由波源决定，与传播波的介质无关。
b.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。
(1)周期性
①时间周期性：相隔周期整数倍时间的两个时刻的波形图完全相同，时间间隔Δt与周期T的关系不明确造成多解．
②空间周期性：沿传播的方向上，相隔波长的整数倍距离的两质点的振动情况完全相同，质点间距离Δx与波长λ的关系不明确造成多解．
1、造成波动问题多解的主要因素
四、波的多解性
(2)双向性
对给定的波形图，波的传播方向不同，质点的振动方向也不同，反之亦然．
①传播方向双向性：波的传播方向不确定．
②振动方向双向性：质点振动方向不确定．
(1)质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能．
(2)质点由平衡位置开始振动，则有起振方向向上、向下(或向左、向右)的两种可能．
(3)只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿x轴正方向和x轴负方向两个方向传播的可能．
(4)只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能等．
2、波动问题的几种可能性
(1)解决周期性多解问题时，一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δ t或Δ x，若此关系为时间，则t ＝ nT＋ Δ t(n ＝ 0，1，2，…)；若此关系为距离，则x ＝ n λ＋Δ x(n ＝ 0，1，2，…)。
3、解决波的多解问题的方法
(2)解决双向性多解问题时,养成全面思考的习惯，熟知波有向正、负(或左、右)两方向传播的可能，质点有向上、下(或左、右)两方向振动的可能。
波速由介质决定，与波的频率、质点的振幅无关
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。
波长则决定于v和T。波从一种介质进入另一种介质波速发生变化，周期不变，波长发生变化；波在同一介质中传播，当周期发生变化，波长也发生变化。
1．波速v由什么决定？
2．频率f由什么决定？
3．波长λ由什么决定？
【课堂提问】
01
波的图像
02
波长
周期
03
波的应用
波的图像是在波
的传播方向上介质中
各振动质点的连线在
某一时刻的波形．
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。
常用方法：
（1）质点带动法 （2）图象平移法
（3）上下坡法 （4）三角形法
（5）同侧法
课堂总结
【典例1】（2022·重庆一中高二）（多选）对于介质中正在传播的一列简谐机械波，下列说法正确的有（　　）
A．某质点一个周期内运动的路程可能比波长大
B．两个相邻的，振动过程中位移方向总是相同的质点间的距离是一个波长
C．某质点每次经过同一位置时，其速度可能不同
D．质点的振动速度即波的传播速度
【正确答案】ABC
课堂练习
【典例2】(2021·四川·西昌市第二中学高二期中）一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T，在t＝0时的波形如图所示，波上有P、Q两点，其纵坐标分别为 ， ，下列说法中正确的是（　　）
A．P点的振动形式传到Q点需要T
B．P、Q在振动过程中，位移总相等
C．在 0~5T/4内，P点通过的路程为20cm
D．在相等时间内，P、Q两质点通过的路程相等
【正确答案】D
课堂练习
【典例3】（2022·广东·广州市第二中学高二）（多选）如图为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t=0时刻的波形图，虚线为t=0.6s时的波形图，波的周期T>0.6s，则（　　）
A．波的周期为0.8s
B．在t=0.9s时，P点沿y轴正方向运动
C．t=0.4s，P点经过的路程为4m
D．在t=0.5s时，Q点到达波峰位置
【正确答案】AD
课堂练习
【典例4】（2021·福建省福州第二中学高二期末）图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为xa=2m和xb=6m，质点b从t=0时刻开始计时的振动图象为图乙。下列说法正确的是（　　）
A．该波沿+x方向传播，波速为1m/s
B．质点a经4s振动的路程为4m
C．t=4s时刻质点b的速度沿-y方向
D．质点a在t=2s时速度为最大
【正确答案】C
课堂练习

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