高中物理沪教版（2019）选择性必修一 课件 3.2 机械波的描述(共19张PPT)

(共19张PPT)
第三章 机械波
2.机械波的描述
教学目标
CONTENT
01
02
03
掌握波长、波速、频率的关系及其应用
能根据波的图像确定描述波的物理量
理解波的图像及其意义
新课引入
按下快门瞬间，我们可以把各个质点离开各自平衡位置时的情形拍摄下来，这就是波的图像。
用图像描述机械波
一
知能提升
1.波的图像的作法
（1）建立坐标系：以横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，
纵坐标y表示该时刻各质点偏离平衡位置的位移．
（2）描点：把该时刻各质点的位置画在坐标系里．
（3）连线：用平滑曲线将各点连接起来就得到这一时刻横波的图像．
2.简谐波
（1）定义：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。
（2）特点：
①简谐波的图像是正弦曲线，各个质点振动的
振幅都相等，介质中有正弦波传播时，介质中
的质点做简谐运动。
②在波的传播过程中，介质中质点振动一个
周期，则波的图像也复原一次，所以波形图
的周期等于质点的振动周期。
情景探究1
一个高个子人和一个矮个子人并肩行走(如图)，哪个人的双腿前后交替更为迅速？
如果拿这两个人与两列波做类比，波长、频率、波速分别可以比做什么？
说明：波长、频率、波速可类比为——人每一步跨的距离、双腿交替的频率、前进的速度。
情景探究2
你发现了什么规律？
0℃几种介质中的声速（m/s）
空气 332 玻璃 5000~6000
水 1450 松木 约3320
铜 3800 软木 430~530
铁 4900 橡胶 30~50
1.波长：
用频率、波长描述机械波
二
知能提升
（1）定义：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离， 叫作波长，通常用 λ 表示。
（2）理解：
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。
（3）相隔距离为一个波长的整数倍的两质点，振动情况完全相同，即离开平衡位置的位移“总是”相等，振动速度大小和方向也“总是”相同，因而波长显示了波的空间周期性。
（4）相隔距离为半波长的奇数倍的两质点的振动情况完全相反，即在任何时刻它们的位移大小相等、方向相反，速度也是大小相等、方向相反，会同时一个在波峰、一个在波谷或同时从相反方向经过平衡位置。
2. 周期：
（1）在波动中，各个质点都是在波源的带动下做受迫振动，振动周期或频率都等于波源的振动周期或频率，这个周期或频率也叫作波的周期或频率。
质点的振动周期由波源决定。
（2）质点完成一次全振动，波向前传播一个波长，即波在一个周期内向前传播一个波长。
3.波速：
（1）定义：机械波在介质中的传播速度。
（3）理解：波速由介质决定，波在同一均匀介质中匀速传播，波速不变，
波长由波速和介质共同决定。
（2）表达式：
振动图像 波动图像
图像
研究对象 一个振动质点 所有振动质点
物理意义 反映一个质点在各个时刻的位移 反映某一时刻各个质点的位移
可直接 读出 振幅、周期 振幅、波长
形象比喻 一个人的录像 多个人的照片
三
知能提升
区别振动图像与波动图像
例1.如图所示是一列向右传播的简谐横波在某一时刻的波动图像．绳上有A、B、C、D、E、F、G、H、I九个质点，下列说法错误的是(　　)
A．A、C、E、F、H具有相同的位移
B．A、C位移相同，H、F位移方向相反
C．B、I振幅相同
D．A、B振幅相同
A
典例精析
解析：在波动图像中纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移，故A说法错误，B说法正确；在简谐波中各质点都做简谐运动，振幅都等于波源的振幅，故C、D说法正确．
例2. (多选)三条在同一水平面上相互平行的弹性绳，在左端同一地点同时开始振动，经过一定时间后出现如图所示的情况，MN是距起始点相同距离的一条界线，则(　 　)
A．B波的波长最大
B．A波的振动频率最大
C．A、B、C三列波的传播速度相等
D．C与A、B的材料一定不同
解析：由图可知，B波的波长最大，A、B的传播速度相等，C波的传播速度最小，由于机械波的传播速度由介质决定，所以C与A、B的材料一定不同；在相同时间内，A波的波源做全振动的次数最多，因此A波的振动频率最大。
ABD
例3.一列简谐横波沿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 为(　　)
A．A＝1 m　f＝5 Hz　　　
B．A＝0.5 m　f＝5 Hz
C．A＝1 m　f＝2.5 Hz
D．A＝0.5 m　f＝2.5 Hz
D
解析：由图像可以直接读出振幅A=0.5m，经0.6sN开始振动，说明波在0.6s内波传播的距离为6m，所以波速v=10 m/s.
由图像可以直接读出波长为4m，
f =2.5Hz
课堂小结
一、用图像描述机械波
二、用频率、波长描述机械波
三、区别振动图像和波动图像
1. (多选)关于波长，下列说法正确的是 (　　)
A.质点一个周期内通过的路程为一个波长
B.两个波峰(或波谷)间的距离是一个波长
C.在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播的距离是一个波长
D.两个相邻的，在振动过程中振动情况总是相同的质点间的距离是一个波长
解析: 质点在一个周期内的路程为4A，波在一个周期内向前传播的距离为一个波长，所以选项A错误，C正确；根据波长定义，选项D正确，两相邻波峰或波谷的距离才是一个波长，选项B错误。
跟踪练习
CD　
2.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，如图所示。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
解析: 频率只取决于波源，所以 f1＝f2，
C　
所以v1＝2v2
本节内容结束