物理人教版（2019）选择性必修第一册3.2 波的描述（共37张ppt)

(共37张PPT)
第三章 机械波
2 波的描述
一、波的图像1.机械波的图像：在平面直角坐标系中，用横坐标表示在波的方向上各质点的① ；用纵坐标表示某一时刻，各质点偏离平衡位置的② ，连接各位移矢量的末端，得出的曲线即为波的图像，简谐机械波的图像是正弦或余弦曲线。2.介质中有正弦波传播时，介质中的质点在做③ 运动。3.波形曲线表示介质中④ 所有质点的位移
二、波长、频率和波速
1.在波的传播方向上，振动⑤ 总是相同的两个⑥ 质点间的距离叫作波长，用λ表示，单位为米；在横波中相邻两个⑦ 之间的距离等于一个波长；在纵波中相邻两个密部或疏部之间的距离等于一个波长。
2.在波动中，各个质点振动的周期或频率是由⑧ 的周期或频率决定的，这个周期或频率也叫作波的周期或频率，故各质点的周期或频率是相同的。
3.波源振动一个周期的过程中，振动在介质中传播⑨ 的距离，所以机械波在介质中传播的速度为v=⑩ 或者v=λf。
一、波的图像1.机械波的图像：在平面直角坐标系中，用横坐标表示在波的方向上各质点的① ；用纵坐标表示某一时刻，各质点偏离平衡位置的② ，连接各位移矢量的末端，得出的曲线即为波的图像，简谐机械波的图像是正弦或余弦曲线。2.介质中有正弦波传播时，介质中的质点在做③ 运动。3.波形曲线表示介质中④ 所有质点的位移
二、波长、频率和波速
1.在波的传播方向上，振动⑤ 总是相同的两个⑥ 质点间的距离叫作波长，用λ表示，单位为米；在横波中相邻两个⑦ 之间的距离等于一个波长；在纵波中相邻两个密部或疏部之间的距离等于一个波长。
2.在波动中，各个质点振动的周期或频率是由⑧ 的周期或频率决定的，这个周期或频率也叫作波的周期或频率，故各质点的周期或频率是相同的。
3.波源振动一个周期的过程中，振动在介质中传播⑨ 的距离，所以机械波在介质中传播的速度为v=⑩ 或者v=λf。
平衡位置
位移
简谐
某一时刻
相位
相邻
波峰或波谷
波源
一个波长
复习检测
（1）指出这列波中质点振动的振幅是多少。
（2）波的波长是多少？（3）波的周期多大（4）此时平衡位置x=6m处的质点振动方向如何？
(1)10cm;(2)8m;(3)0.5S；（4）向y轴正方向
一列沿x轴正方向传播的横波在某一时刻的波形图像如图所示，已知波的传播速度是16 m/s。
1.从波的图像可以知道振幅、波长
2.从波的图像可以知道该时刻各个质点对平衡位置的位移
一、波的图像
y/cm
x/m
O
(1)已知波的传播方向可求各个质点的振动方向;
(2)已知某质点的振动方向也可确定波的传播方向.
3.介质中质点的振动方向与波的传播方向的关系.
——在条件不足的情况下，仅靠两个时刻的波形图是无法判断波的传播方向，在今后解决波的问题时，波传播方向的不同往往会导致结果不同。
不能
课本69页【思考与讨论】
能否有其他的思路与方法？
思考与提升：
①若把问题改为：
波的速度是多大？波的周期是多大？
答题时我们需要注意些什么？
三、波的多解性问题
波在传播方向上具有多解性
练一练
1.(多选)一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图6中的实线所示，t＝0.02 s时刻的波形如图中虚线所示，若该波的周期T大于0.02 s，则该波的传播速度可能是
A.7 m/s
B.3 m/s
C.1 m/s
D.5 m/s
√
√
解析　因T＞0.02 s，若波向右传播，
则波传播的距离为1/4个周期：x1＝0.02 m，
若波向左传播，则波传播的距离为3/4个周期x2＝0.06 m，
三、波的多解性与周期性
思考与提升：
②若在①的基础上把题目中的周期条件去掉，问：
波的速度是多大？波的周期是多大？
答题时我们需要注意些什么？
波在空间周期性和时间周期性
1.波的时间的周期性
机械波在传播过程中，t时刻与t＋nT(n＝1,2…)时刻的波形完全重合，即同一波形图可能是不同时刻形成的.
三、波的周期性
2.波的空间的周期性
将某一波形沿波的传播方向平移波长的整数倍的距离，平移后的波形与原波形完全重合，这就是波的空间周期性.
波长的周期T可能为多少？
2.如图所示，实线是一列简谐横波在某时刻的波形图，经过Δt＝0.2 s后这列波的图像如图中虚线所示.求：
(1)这列波的波长及振幅；
(2)若这列波沿x轴负方向传播，求该波的波速；
(3)若波速等于45 m/s，则波沿哪个方向传播.
解（1）由题图可知，λ＝4 m，A＝2 cm.
（2）波在在时间上具有周期性，则：
解析　若波速等于45 m/s，对应的传播距离s＝vΔt＝9 m
则波沿x轴正方向传播.
1.波的传播方向的双向性形成多解
凡是没有指明机械波沿哪个方向传播，就要讨论两个方向的可能性.
2.波的时间的周期性形成多解
机械波在传播过程中，t时刻与t＋nT(n＝1,2…)时刻的波形完全重合，即同一波形图可能是不同时刻形成的.
3.波的空间的周期性形成多解
将某一波形沿波的传播方向平移波长的整数倍的距离，平移后的波形与原波形完全重合，这就是波的空间周期性.
小结：波的多解性与周期性问题
波的描述
第2课时
知识回顾
以简谐波为例：简谐波的波形图与质点的振动图像均为正弦曲线。
甲 乙
周期T：完成一次全振动所对应的时间
λ=vT
波速v：机械波在介质中传播的速度
波长λ：在一个周期内机械波传播的距离
同一种机械波在不同介质中，频率不变，波速改变。
由波源决定
由介质决定
如图所示为一列波的图像，P为介质中的一个质点，波沿x轴的正方向传播，请判断P点的振动方向。
波的传播方向与质点振动方向
波的传播方向与质点振动方向
一、平移法
二、同侧法
经过时间Δt，波在传播方向移动的距离Δx=vΔt,因此，把图像沿传播方向平移Δx即得到相对应的图像。
波的传播方向
质点振动方向
质点的振动方向与波的传播方向在同一侧。
若质点振动到波峰/波谷处，能否用同侧法？
延伸一：若已知P点振动方向向下，波的传播方向
波的传播方向与质点振动方向
延伸二：若此时P点的振动图像如图所示，则波的传播方向
向左
向左
波的多解问题
波形图出现两条曲线
波沿x轴传播
沿x轴正方向传播
沿x轴负方向传播
【例题】图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形图。经过 0.5s 后，其波形如图中虚线所示。设该波的周期 T 大于 0.5s 。波的速度是多大？波的周期是多大？
波的多解问题
【例题】图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形图。经过 0.5s 后，其波形如图中虚线所示。设该波的周期 T 大于 0.5s 。波的速度是多大？波的周期是多大？
波的多解问题
如果波是向左传播的，从图看出，虚线所示的波形相当于实线所示的波形向左移动了6cm (1/4个波长)，由此可求出波速的大小
波的周期为
如果波是向右传播的，从图看出，虚线所示的波形相当于实线所示的波形向右移动了18cm (3/4个波长)，由此可以求出波速的大小
波的周期为
解：
【改编】图中的实线是一列向左传播的正弦波在某一时刻的波形图。经过 0.5s 后，其波形如图中虚线所示。波的速度是多大？波的周期是多大？
波的多解问题
波的多解问题
解题思路：
平移值
波长
周期
方向不明确
周期不明确
多解
(2021·海南卷，T16)一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波，其波源的平衡位置在坐标原点，波源在 0~4 s 内的振动图像如图(a)所示，已知波的传播速度为 0.5 m/s。
(1)求这列横波的波长；
(2)求波源在 4 s 内通过的路程；
(3)在图(b)中画出 t＝4 s 时刻的波形图。
链接高考
(1)由题知图(a)可知 A＝0.04 m，T＝4 s
根据波长与速度关系有 λ＝vT＝2 m
(2) 4s 内波源通过的路程为 s＝4A＝0.16 m
(3)由题图可知在 t＝0 时波源的起振方向向上，则在 4s 时 Δx＝vt＝2 m
知该波刚好传到位置为 2m 的质点，且波源刚好回到平衡位置，且该波沿正方向传播，则有
解：
B.
D.
A.
C.
课后作业
右图是一列沿x轴传播的简谐横波在某时刻的波形图，已知质点a的运动状态总是滞后于质点b的运动状态0.5 s，质点b和质点c之间的距离是5 cm，下列说法中正确的是
A.此列波沿x轴正方向传播C.此列波的波长为10 cm
B.此列波的频率为2 Hz
D.此列波的传播速度为5 cm/s
波源A带动细绳振动，某时刻形成的横波波形如图所示，则在波传播到细绳上一点P时开始计时，下列四个图形中能表示P点振动图象的是
课后作业
质点A做简谐运动，其振动图象和t=1.6 s时刻的波的图象如图甲、乙所示，则下列说法正确的是
A. t=1.6 s 时质点A向上运动，波向左传播B. t=1.6 s 时质点A向上运动，波向右传播C. t=1.6 s 时质点A向下运动，波向左传播D. t=1.6 s 时质点A向下运动，波向右传播