3.2 波的描述 导学案 —2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（word版学案）
文档属性
| 名称 | 3.2 波的描述 导学案 —2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（word版学案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 600.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-06-05 09:24:48 | ||
图片预览
文档简介
波的描述
【学习目标】
1．能够通过描点的方法作出波的图像，理解波的图像的物理意义。
2．从波的图象中会求机械波的相关物理量。
3．明确振动图象与波动图形的区别。
4．掌握波的时间周期性和空间周期性的特点。
5．知道什么是波长、频率和波速，理解波长、频率和波速的关系，了解决定波长、频率和波速的因素。
【学习重点】
1．理解波的图像的物理意义，并从图像中分析相关问题。
2．理解波长、频率和波速的关系。
【学习难点】
1．明确振动图象与波动图形的区别。
2．理解波长、周期（频率）和波速的物理意义及它们之间的关系。
3．分析、解决波的多解问题。
【学习过程】
一、温故知新
问题1：机械波形成条件是什么？
问题2：机械波特点是什么？
问题3：机械波的实质是什么？
问题4：波的种类有几种？
二、新知学习
（一）波的图像
预习教材后，回答下列问题：
1．在波的图象中，横纵坐标分别表示什么物理量？
（1）横坐标：_________________________________________。
（2）纵坐标：_________________________________________。
在xOy坐标平面上，画出各个质点的平衡位置x与各个质点偏离平衡位置的位移y的各个点(x，y)，并把这些点连成曲线，就得到某一时刻的波的图象，简称波形图。?（二）波长、频率和波速
1．波长：
在横波中，两个_________________________________________的距离等于波长。
在纵波中，两个_______________________________________的距离也等于波长。
（1）“位移总相等”的含义是“每时每刻都相等”。
（2）位移总相等的两个质点，其速度______________________。
（3）相距λ整数倍的质点振动步调总是_____________；相距λ/2奇数倍的质点振动步调总是_____________。
2．频率（周期）：
（1）波源以某一频率振动后，介质中的质点也依次以这个频率振动。这个频率就是波的频率，与介质_____________。
（2）每经过一个周期的时间，波传播的距离等于_____________。
（3）每经历一个周期，原有的波形图不改变。
3．波速：
波速：一个周期T内，振动在介质中传播的距离等于一个波长λ，所以波在介质中的传播速度v=__________=__________
（1）机械波在介质中的传播速度由__________决定，同一列波在不同介质中传播速度__________。
（2）波速等于波长和频率的乘积。这个关系虽然是从机械波得到的，但是它对于我们以后要学习的电磁波、光波也是适用的。
4．波长、周期（或频率）和波速的关系
问题：在波动中，每经过一个周期T，振动在介质中传播的距离等于一个波长λ。由此我们可以找到λ、T（或f）和v三者之间的关系。请同学们推导：
讨论与交流：波动图象与振动图象的联系和区别。
【练习巩固】
一、单选题
1．某一列简谐横波中的质点a的振动图像如图甲所示，这列简谐波在时的波形图如图乙所示，则（ ）
A．s时刻，质点a经平衡位置向下运动
B．在0～1 s时间内，质点a的位移始终在增大
C．这列波沿x轴负方向传播，波速为
D．这列波沿x轴负方向传播，波速为
2．一列简谐横波在时刻的波形如图甲所示，质点P、Q在x轴上的位置为和。从此时开始，P质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．该波沿x轴正向传播
B．此后P、Q两点速度大小始终不相等
C．时，Q质点的位移为
D．若此波遇到另一列简谐横波发生了干涉现象，则所遇到的波的频率为
3．健身市场上有一种时尚的运动器材“战绳”，健身者把两根绳子一端固定在P点上，用双手各自将绳子的另一端分别握住，然后根据锻炼的需要以不同的频率、不同的幅度上下抖动绳子，使绳子振动起来，从而达到健身的目的，某时刻，绳子形成的波形如图所示（还未传到P点），其中a、b是右手绳子上的两个点，下列选项正确的是（ ）
A．健身者右手刚抖动时的方向是向下
B．无论右手如何抖动绳子，a、b两点的振动步调都不可能相反
C．改变抖动绳子的幅度，绳子上的波形传播到P点的时间不变
D．增大抖动绳子的频率，绳子上的波形传播到P点的时间变短
二、多选题
4．图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，P是平衡位置在x=1m处的质点，Q是平衡位置在x=4m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则下列说法正确的是（ ）。
A．这列波的波长是8m，周期是0.20s，振幅是10cm
B．在t=0时刻，质点Q向y轴正方向运动
C．从t=0到t=0.25s，该波沿x轴负方向传播了6m
D．从t=0到t=0.25s，质点P通过的路程为50cm
E．质点Q简谐运动的表达式为y=0.1sin10πt（m）
5．一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图甲所示，图乙是位于x=1m的质点N此后的振动图像，Q是位于x=10m处的质点。则下列说法正确的是（ ）
A．波沿x轴正方向传播
B．在6s~6.5s时间内，质点M的速度在增大，加速度在减小
C．在t=9s时，质点N运动到Q点
D．在t=10s时，质点 Q通过的路程为24cm
6．如图所示，手持绳子的左端在竖直方向上做周期为T的简谐运动，在绳子上可形成沿水平方向传播的简谐波，若此时手恰好经过平衡位置向下，距绳子左端L处的质点P恰好位于平衡位置且速度方向向上，下列判断正确的是（ ）
A．该简谐波的波长最大为
B．该简谐波的波长可能为
C．再经时，质点P位于平衡位置上方
D．再经时，质点P的速度方向向上
三、填空题
7．一列机械波在某一均匀介质中传播。如果将波源的振动频率调为原来的一半，而其他条件保持不变，则这列波在该介质中的传播速度___________（填“变大”“变小”或“不变”），波长变为原来的___________倍。
8．波长、波速、频率及其关系
（1）波长λ：在波的传播方向上，振动相位总是___________的两个___________质点间的距离。
（2）波速v：波在介质中的传播速度，由___________本身的性质决定。
（3）频率f：由波源决定，等于波源的___________。
（4）波长、波速和频率的关系： ___________。
9．在x轴上处有一波源形成一列沿x轴正方向传播的简谐波，t=0时刻的波形如图中实线所示，此时处的质点B恰好起振，质点B的起振方向是_________。在时，在间的波形图如图中虚线所示，该波的周期为__________s。
四、解答题
10．一列简谐横波沿x轴负方向传播。图甲是t＝1s时的波形图，图乙是该列波中某振动质点的振动图象，求；
（1）该波的传播速度。
（2）图甲中x＝5m处的质点在振动过程中的位移随时间变化的关系式（不要求推导过程）。
11．有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，P、Q是波上两质点，在时，P质点位于的波峰位置，Q质点位于恰好经过平衡位置向上运动，P、Q两质点间还有1个波峰。在时，Q质点运动到的位置（未画出）。已知该简谐横波的周期，求：
（1）这列简谐横波的波长；
（2）这列简谐横波的周期；
（3）这列简谐横波的波速。
12．如图所示，某介质中有一质点P从其中心位置开始做振幅A=0.3m的简谐振动，M是P在振动过程中经过的位置，MP=0.15m。已知P开始振动后第一次经过M点的时间t =0.1s，P的振动在介质中激起一列沿PQ方向传播的简谐波，PQ⊥PM。当质点P在上方最大位移处时，Q正通过平衡位置向下运动，PQ 之间的距离x=0.6m。求：
①质点振动周期的可能值；
②质点P激起的简谐波的最大传播速度；
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．D
3．C
4．ABE
5．AD
6．AC
7． 不变 2
8． 相同 相邻 介质 振动频率
9． 轴负方向
10．（1）1 m/s；（2）（m）
11．（1）；（2）或；（3）波速或9.6m/s
12．①12s或；②
5 / 5
【学习目标】
1．能够通过描点的方法作出波的图像，理解波的图像的物理意义。
2．从波的图象中会求机械波的相关物理量。
3．明确振动图象与波动图形的区别。
4．掌握波的时间周期性和空间周期性的特点。
5．知道什么是波长、频率和波速，理解波长、频率和波速的关系，了解决定波长、频率和波速的因素。
【学习重点】
1．理解波的图像的物理意义，并从图像中分析相关问题。
2．理解波长、频率和波速的关系。
【学习难点】
1．明确振动图象与波动图形的区别。
2．理解波长、周期（频率）和波速的物理意义及它们之间的关系。
3．分析、解决波的多解问题。
【学习过程】
一、温故知新
问题1：机械波形成条件是什么？
问题2：机械波特点是什么？
问题3：机械波的实质是什么？
问题4：波的种类有几种？
二、新知学习
（一）波的图像
预习教材后，回答下列问题：
1．在波的图象中，横纵坐标分别表示什么物理量？
（1）横坐标：_________________________________________。
（2）纵坐标：_________________________________________。
在xOy坐标平面上，画出各个质点的平衡位置x与各个质点偏离平衡位置的位移y的各个点(x，y)，并把这些点连成曲线，就得到某一时刻的波的图象，简称波形图。?（二）波长、频率和波速
1．波长：
在横波中，两个_________________________________________的距离等于波长。
在纵波中，两个_______________________________________的距离也等于波长。
（1）“位移总相等”的含义是“每时每刻都相等”。
（2）位移总相等的两个质点，其速度______________________。
（3）相距λ整数倍的质点振动步调总是_____________；相距λ/2奇数倍的质点振动步调总是_____________。
2．频率（周期）：
（1）波源以某一频率振动后，介质中的质点也依次以这个频率振动。这个频率就是波的频率，与介质_____________。
（2）每经过一个周期的时间，波传播的距离等于_____________。
（3）每经历一个周期，原有的波形图不改变。
3．波速：
波速：一个周期T内，振动在介质中传播的距离等于一个波长λ，所以波在介质中的传播速度v=__________=__________
（1）机械波在介质中的传播速度由__________决定，同一列波在不同介质中传播速度__________。
（2）波速等于波长和频率的乘积。这个关系虽然是从机械波得到的，但是它对于我们以后要学习的电磁波、光波也是适用的。
4．波长、周期（或频率）和波速的关系
问题：在波动中，每经过一个周期T，振动在介质中传播的距离等于一个波长λ。由此我们可以找到λ、T（或f）和v三者之间的关系。请同学们推导：
讨论与交流：波动图象与振动图象的联系和区别。
【练习巩固】
一、单选题
1．某一列简谐横波中的质点a的振动图像如图甲所示，这列简谐波在时的波形图如图乙所示，则（ ）
A．s时刻，质点a经平衡位置向下运动
B．在0～1 s时间内，质点a的位移始终在增大
C．这列波沿x轴负方向传播，波速为
D．这列波沿x轴负方向传播，波速为
2．一列简谐横波在时刻的波形如图甲所示，质点P、Q在x轴上的位置为和。从此时开始，P质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．该波沿x轴正向传播
B．此后P、Q两点速度大小始终不相等
C．时，Q质点的位移为
D．若此波遇到另一列简谐横波发生了干涉现象，则所遇到的波的频率为
3．健身市场上有一种时尚的运动器材“战绳”，健身者把两根绳子一端固定在P点上，用双手各自将绳子的另一端分别握住，然后根据锻炼的需要以不同的频率、不同的幅度上下抖动绳子，使绳子振动起来，从而达到健身的目的，某时刻，绳子形成的波形如图所示（还未传到P点），其中a、b是右手绳子上的两个点，下列选项正确的是（ ）
A．健身者右手刚抖动时的方向是向下
B．无论右手如何抖动绳子，a、b两点的振动步调都不可能相反
C．改变抖动绳子的幅度，绳子上的波形传播到P点的时间不变
D．增大抖动绳子的频率，绳子上的波形传播到P点的时间变短
二、多选题
4．图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，P是平衡位置在x=1m处的质点，Q是平衡位置在x=4m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则下列说法正确的是（ ）。
A．这列波的波长是8m，周期是0.20s，振幅是10cm
B．在t=0时刻，质点Q向y轴正方向运动
C．从t=0到t=0.25s，该波沿x轴负方向传播了6m
D．从t=0到t=0.25s，质点P通过的路程为50cm
E．质点Q简谐运动的表达式为y=0.1sin10πt（m）
5．一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图甲所示，图乙是位于x=1m的质点N此后的振动图像，Q是位于x=10m处的质点。则下列说法正确的是（ ）
A．波沿x轴正方向传播
B．在6s~6.5s时间内，质点M的速度在增大，加速度在减小
C．在t=9s时，质点N运动到Q点
D．在t=10s时，质点 Q通过的路程为24cm
6．如图所示，手持绳子的左端在竖直方向上做周期为T的简谐运动，在绳子上可形成沿水平方向传播的简谐波，若此时手恰好经过平衡位置向下，距绳子左端L处的质点P恰好位于平衡位置且速度方向向上，下列判断正确的是（ ）
A．该简谐波的波长最大为
B．该简谐波的波长可能为
C．再经时，质点P位于平衡位置上方
D．再经时，质点P的速度方向向上
三、填空题
7．一列机械波在某一均匀介质中传播。如果将波源的振动频率调为原来的一半，而其他条件保持不变，则这列波在该介质中的传播速度___________（填“变大”“变小”或“不变”），波长变为原来的___________倍。
8．波长、波速、频率及其关系
（1）波长λ：在波的传播方向上，振动相位总是___________的两个___________质点间的距离。
（2）波速v：波在介质中的传播速度，由___________本身的性质决定。
（3）频率f：由波源决定，等于波源的___________。
（4）波长、波速和频率的关系： ___________。
9．在x轴上处有一波源形成一列沿x轴正方向传播的简谐波，t=0时刻的波形如图中实线所示，此时处的质点B恰好起振，质点B的起振方向是_________。在时，在间的波形图如图中虚线所示，该波的周期为__________s。
四、解答题
10．一列简谐横波沿x轴负方向传播。图甲是t＝1s时的波形图，图乙是该列波中某振动质点的振动图象，求；
（1）该波的传播速度。
（2）图甲中x＝5m处的质点在振动过程中的位移随时间变化的关系式（不要求推导过程）。
11．有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，P、Q是波上两质点，在时，P质点位于的波峰位置，Q质点位于恰好经过平衡位置向上运动，P、Q两质点间还有1个波峰。在时，Q质点运动到的位置（未画出）。已知该简谐横波的周期，求：
（1）这列简谐横波的波长；
（2）这列简谐横波的周期；
（3）这列简谐横波的波速。
12．如图所示，某介质中有一质点P从其中心位置开始做振幅A=0.3m的简谐振动，M是P在振动过程中经过的位置，MP=0.15m。已知P开始振动后第一次经过M点的时间t =0.1s，P的振动在介质中激起一列沿PQ方向传播的简谐波，PQ⊥PM。当质点P在上方最大位移处时，Q正通过平衡位置向下运动，PQ 之间的距离x=0.6m。求：
①质点振动周期的可能值；
②质点P激起的简谐波的最大传播速度；
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．D
3．C
4．ABE
5．AD
6．AC
7． 不变 2
8． 相同 相邻 介质 振动频率
9． 轴负方向
10．（1）1 m/s；（2）（m）
11．（1）；（2）或；（3）波速或9.6m/s
12．①12s或；②
5 / 5