物理人教版2019选择性必修第一册3.2 波的描述（共31张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版2019选择性必修第一册3.2 波的描述（共31张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-08-16 21:40:04 | ||
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文档简介
(共31张PPT)
3.2 波的描述
人教版（2019）普通高中物理选择性必修第一册同步教学课件
第三章 机械波
问题
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描述一列波呢？如果能，坐标轴表示的是什么物理量？
学习任务一：波的图像
1.波的图象表示法
（1）用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置
（2）用纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移
Y
位移
X
平衡位置
正方向
负方向
O
学习任务一：波的图像
1.波的图象表示法
（5）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简谐运动在介质中传播形成简谐波.
②简谐波是一种最基本、最简单的波.
（3）图像的物理意义：波的图像表示某一时刻各个质点相对平衡位置的位移。
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．
（4）波的图象也称波形图或波形曲线．
学习任务一：波的图像
2.波的图像的应用
若已知波的传播方向，如何判断质点的振动方向？或已知质点的振动方向，如何判断波的传播方向呢？
问题
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
Y
X
O
传播方向
学习任务一：波的图像
（1）质点带动法
先振动的质点带动邻近的后振动质点，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′在上方，则P向上振动．
Y
X
O
P
Q
Pˊ
Qˊ
传播方向
学习任务一：波的图像
（2）图象微平移法
O
x/m
y/cm
传播方向
a
b
c
d
e
f
g
从波源沿传播方向看：上坡下，下坡上
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
x/m
y/cm
传播方向
a
b
c
d
e
f
g
学习任务一：波的图像
（3）上下坡法
Y
X
O
上坡
下坡
上坡
判断方法：上坡上的质点向下振动，下坡上的质点向上振动
传播方向
简称：
“上坡下、
下坡上”
学习任务一：波的图像
Y
X
O
波的传播方向
质点的振动方
质点的振动方向向上或向下
三角形顶部表示波峰或波谷
（4）三角形法
传播方向
学习任务一：波的图像
（5）同侧法
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。
Y
X
O
传播方向
v
v
学习任务一：波的图像
3.从波的图象上可获得的物理信息
A
y /m
x /m
1 2 3 4 5 6 7 8
0
B
0.10
A
V
a
v
（1）该时刻沿波的传播方向上各个质点的位移；
（2）各个质点的振幅A ;
（3）能根据波的传播方向判断各个质点在该时刻的运动方向、加速度方向及其变化情况；
（4）可以画出另一时刻的波形图。
学习任务二：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。
（2）几点说明
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,其速度也总是相等的，相位也相同。
1.波长
④相距λ整数倍的质点振动步调总是相同的； 相距λ/2奇数倍的质点振动步调总是相反的。
③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。
学习任务二：波长、频率和波速
2.周期（T）、频率（f）
（1)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
①波的周期（或频率）应由波源决定，与传播波的介质无关。
②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。
③每经历一个周期的时间，当前的波形图与原有的波形图相同。
学习任务二：波长、频率和波速
3.波速（v）
（1）单位时间内振动所传播的距离叫做波速。
（3）几点说明
②一列波在同一均匀介质中是匀速传播的
③要区分波速与质点振动速度的含义
（2）物理意义：反映振动在介质中传播的快慢程度.
①波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同。
学习任务二：波长、频率和波速
4、波长、周期（或频率）和波速的关系
(1)波速等于波长和频率的乘积.
(2)经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于一个波长
(3)波速等于波长和频率的乘积这一关系虽从机械波得到，但对其他形式的彼（电磁波、光波）也成立
学习任务二：波长、频率和波速
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．波速由什么决定？
2．频率由什么决定？
3．波长由什么决定？
考点一：对波的图像的理解
考点一：对波的图像的理解
考点一：对波的图像的理解
【变式1】 (多选)如图所示，下列说法中正确的是 ( )
A．此列波的振幅是0.1 m
B．x＝15 cm处质点的位移是0.1 m
C．若A的速度沿y轴正方向，则B的速度亦沿y轴正方向
D．A的加速度沿y轴的负方向，而B、C的加速度沿y轴的正方向
【答案】ACD
【解析】从波动图像上可以直接读出振幅是0.1 m，x＝15 cm处质点的位移是－0.1 m，故A正确，B错误；若波沿x轴正方向传播，此时A、B两质点的速度都沿y轴正方向，故C正确；根据加速度与位移的关系可判断D正确．
考点二：振动图像和波的图像的比较
考点二：振动图像和波的图像的比较
考点二：振动图像和波的图像的比较
【变式2】 (2020年张家口第四中学检测)振源A带动细绳振动，某时刻形成的横波波形如图所示，在波传播到细绳上一点P时开始计时，则下列图像中能表示P点振动图像的是( )
【解析】由波的传播特点，前边的质点带动后面的质点，后面的质点重复前面的质点振动，由题图可知振源A初始是从平衡位置向下振动的，所以t＝0时刻，质点P应由平衡位置开始向下运动，故C正确。
考点三：对波长、波速、频率的理解
【例3】(2021届吉林八校联考)一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图所示，再经0.6 s，N点开始振动，则该波的振幅A和频率f( )
A．A＝1 m f＝5 Hz
B．A＝1 m f＝2.5 Hz
C．A＝0.5 m f＝5 Hz
D．A＝0.5 m f＝2.5 Hz
考点三：对波长、波速、频率的理解
考点三：对波长、波速、频率的理解
【变式3】 (2020年辽宁实验中学期中)如图所示，位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波．若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则 ( )
A．f1＝2f2，v1＝v2
B．f1＝f2，v1＝0.5v2
C．f1＝f2，v1＝2v2
D．f1＝0.5f2，v1＝v2
【答案】C
考点四：波动问题的多解性
【例4】(多选)(2021届黑龙江鹤岗一中月考)一列简谐横波在某时刻的图线如图中实线所示，经0.2 s 后波形如图中虚线所示，则 ( )
A．该波的最小波速为15 m/s
B．该波的周期可能为0.32 s
C．该波的周期不可能小于0.2 s
D．若波速为25 m/s，波一定向－x方向传播
【答案】AB
考点四：波动问题的多解性
考点四：波动问题的多解性
【变式训4】 (多选)一列简谐波在某一时刻的波形如图中实线所示，经过一段时间，波形变成如图中虚线所示，已知波速大小为1 cm/s，则这段时间可能是 ( )
A．1 s B．2 s
C．3 s D．4 s
【答案】AC
考点四：波动问题的多解性
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3.2 波的描述
人教版（2019）普通高中物理选择性必修第一册同步教学课件
第三章 机械波
问题
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描述一列波呢？如果能，坐标轴表示的是什么物理量？
学习任务一：波的图像
1.波的图象表示法
（1）用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置
（2）用纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移
Y
位移
X
平衡位置
正方向
负方向
O
学习任务一：波的图像
1.波的图象表示法
（5）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简谐运动在介质中传播形成简谐波.
②简谐波是一种最基本、最简单的波.
（3）图像的物理意义：波的图像表示某一时刻各个质点相对平衡位置的位移。
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．
（4）波的图象也称波形图或波形曲线．
学习任务一：波的图像
2.波的图像的应用
若已知波的传播方向，如何判断质点的振动方向？或已知质点的振动方向，如何判断波的传播方向呢？
问题
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
Y
X
O
传播方向
学习任务一：波的图像
（1）质点带动法
先振动的质点带动邻近的后振动质点，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′在上方，则P向上振动．
Y
X
O
P
Q
Pˊ
Qˊ
传播方向
学习任务一：波的图像
（2）图象微平移法
O
x/m
y/cm
传播方向
a
b
c
d
e
f
g
从波源沿传播方向看：上坡下，下坡上
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
x/m
y/cm
传播方向
a
b
c
d
e
f
g
学习任务一：波的图像
（3）上下坡法
Y
X
O
上坡
下坡
上坡
判断方法：上坡上的质点向下振动，下坡上的质点向上振动
传播方向
简称：
“上坡下、
下坡上”
学习任务一：波的图像
Y
X
O
波的传播方向
质点的振动方
质点的振动方向向上或向下
三角形顶部表示波峰或波谷
（4）三角形法
传播方向
学习任务一：波的图像
（5）同侧法
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。
Y
X
O
传播方向
v
v
学习任务一：波的图像
3.从波的图象上可获得的物理信息
A
y /m
x /m
1 2 3 4 5 6 7 8
0
B
0.10
A
V
a
v
（1）该时刻沿波的传播方向上各个质点的位移；
（2）各个质点的振幅A ;
（3）能根据波的传播方向判断各个质点在该时刻的运动方向、加速度方向及其变化情况；
（4）可以画出另一时刻的波形图。
学习任务二：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。
（2）几点说明
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,其速度也总是相等的，相位也相同。
1.波长
④相距λ整数倍的质点振动步调总是相同的； 相距λ/2奇数倍的质点振动步调总是相反的。
③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。
学习任务二：波长、频率和波速
2.周期（T）、频率（f）
（1)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
①波的周期（或频率）应由波源决定，与传播波的介质无关。
②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。
③每经历一个周期的时间，当前的波形图与原有的波形图相同。
学习任务二：波长、频率和波速
3.波速（v）
（1）单位时间内振动所传播的距离叫做波速。
（3）几点说明
②一列波在同一均匀介质中是匀速传播的
③要区分波速与质点振动速度的含义
（2）物理意义：反映振动在介质中传播的快慢程度.
①波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同。
学习任务二：波长、频率和波速
4、波长、周期（或频率）和波速的关系
(1)波速等于波长和频率的乘积.
(2)经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于一个波长
(3)波速等于波长和频率的乘积这一关系虽从机械波得到，但对其他形式的彼（电磁波、光波）也成立
学习任务二：波长、频率和波速
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．波速由什么决定？
2．频率由什么决定？
3．波长由什么决定？
考点一：对波的图像的理解
考点一：对波的图像的理解
考点一：对波的图像的理解
【变式1】 (多选)如图所示，下列说法中正确的是 ( )
A．此列波的振幅是0.1 m
B．x＝15 cm处质点的位移是0.1 m
C．若A的速度沿y轴正方向，则B的速度亦沿y轴正方向
D．A的加速度沿y轴的负方向，而B、C的加速度沿y轴的正方向
【答案】ACD
【解析】从波动图像上可以直接读出振幅是0.1 m，x＝15 cm处质点的位移是－0.1 m，故A正确，B错误；若波沿x轴正方向传播，此时A、B两质点的速度都沿y轴正方向，故C正确；根据加速度与位移的关系可判断D正确．
考点二：振动图像和波的图像的比较
考点二：振动图像和波的图像的比较
考点二：振动图像和波的图像的比较
【变式2】 (2020年张家口第四中学检测)振源A带动细绳振动，某时刻形成的横波波形如图所示，在波传播到细绳上一点P时开始计时，则下列图像中能表示P点振动图像的是( )
【解析】由波的传播特点，前边的质点带动后面的质点，后面的质点重复前面的质点振动，由题图可知振源A初始是从平衡位置向下振动的，所以t＝0时刻，质点P应由平衡位置开始向下运动，故C正确。
考点三：对波长、波速、频率的理解
【例3】(2021届吉林八校联考)一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图所示，再经0.6 s，N点开始振动，则该波的振幅A和频率f( )
A．A＝1 m f＝5 Hz
B．A＝1 m f＝2.5 Hz
C．A＝0.5 m f＝5 Hz
D．A＝0.5 m f＝2.5 Hz
考点三：对波长、波速、频率的理解
考点三：对波长、波速、频率的理解
【变式3】 (2020年辽宁实验中学期中)如图所示，位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波．若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则 ( )
A．f1＝2f2，v1＝v2
B．f1＝f2，v1＝0.5v2
C．f1＝f2，v1＝2v2
D．f1＝0.5f2，v1＝v2
【答案】C
考点四：波动问题的多解性
【例4】(多选)(2021届黑龙江鹤岗一中月考)一列简谐横波在某时刻的图线如图中实线所示，经0.2 s 后波形如图中虚线所示，则 ( )
A．该波的最小波速为15 m/s
B．该波的周期可能为0.32 s
C．该波的周期不可能小于0.2 s
D．若波速为25 m/s，波一定向－x方向传播
【答案】AB
考点四：波动问题的多解性
考点四：波动问题的多解性
【变式训4】 (多选)一列简谐波在某一时刻的波形如图中实线所示，经过一段时间，波形变成如图中虚线所示，已知波速大小为1 cm/s，则这段时间可能是 ( )
A．1 s B．2 s
C．3 s D．4 s
【答案】AC
考点四：波动问题的多解性
感谢您的欣赏