3.1 波的形成和描述(二) 课件(共22张PPT) 高中物理鲁科版（2019）选择性必修一

(共22张PPT)
第3章 机械波
3.1波的形成和描述(二)
2
波在介质中传播时，各质点都在平衡位置附近振动，而整个波形不断地向前传播，在时间上、空间上都具有周期性，如何描述一列波的运动情况呢？
1.画法
建立
坐标系
描点
连线
用横坐标x表示沿波传播方向上各质点的 ，纵坐标y表示各个质点 。规定位移方向向上为正值。
在坐标平面内，以某一时刻各个质点的x、y值描出各对应点。
用一条平滑的曲线把各点连接起来就得到该 波的图像，也称波形曲线或波形。
x
y
O
x1
y1
x1
y1
平衡位置
离开平衡位置的位移
时刻
2.图像的物理意义
波的图像反映了介质中的 在
的位移情况。
3.简谐波
(1)波源做简谐运动时，在各个时刻波的图像是一条 ，这种波称为 。
(2)简谐波中各质点的振动是简谐振动。
各个质点
某一时刻
正弦(或余弦)曲线
简谐波
简谐运动的图像是一条正弦(或余弦)曲线；横波中的各质点做简谐运动时，其图像也是一条正弦(或余弦)曲线。如图所示的两图像中，一个是振动图像，另一个是波的图像，你能将它们区分开来吗？它们的物理意义分别是什么？请说出理由，并与同学讨论交流。
(1)辨析方法：看横轴，振动图像的横坐标轴t表示时间，波的图像横坐标轴x表示波传播方向上各质点的平衡位置，所以题图a是振动图像，题图b是波的图像。
(2)物理意义：振动图像表示介质中“某一个质点”在“各个时刻”的位移，波的图像表示介质中“各个质点”在“某一时刻”的位移。可以形象地说：波的图像是“照相式”的，而振动图像是“录像式”的。
(3)下一时刻的图像的获得：振动图像是在原图像的后面延续，而波的图像需要将现在的图像向左或向右“平移”相应的距离。
y
O
t
y
O
x
a
b
t
x
1.(多选)根据图甲、乙所示，判断下列说法正确的是
A.甲是振动图像，乙是波的图像
B.甲是波的图像，乙是振动图像
C.甲中A质点向下振动，乙中B时刻质点向下振动
D.甲中A质点向上振动，乙中B时刻质点向下振动
√
√
1.周期T、频率f
(1)周期(频率)：在波动中，各个质点的 叫波的周期(或频率)。
(2)周期T和频率f的关系：T＝ 。
在波的传播过程中，各质点的振动周期与波源的振动周期的关系？
相同
振动周期(或频率)
2.波长λ
(1)定义：两个 的、相对平衡位置的位移和振动方向总是 的质点间的距离。
(2)特征
①在横波中，两个相邻 或两个相邻 之间的距离等于波长。
②在纵波中，两个相邻 或两个相邻 中央的距离等于波长。
相邻
相同
波峰
波谷
密部
疏部
3.波速
(1)定义：振动传播的 与传播
之比。
(2)决定因素：由 本身的性质决定，在不同的介质中，波速是
的，在同一介质中，不同的波，波速 。(均选填“相同”或“不同”)
v＝
(3)波长、周期、频率和波速的关系：
v＝＝ 。
λf
距离
时间
介质
不同
相同
y
0
x
A
-A
P1
P2
t时刻波形
(1)某时刻，波上两个相邻的、位移相等的质点间的距离一定等于波长吗？
不一定。只有沿波的传播方向上相邻的两质点位移总是相同，它们之间的距离才等于波长。
t+Δt时刻波形
不是。因为波在一个周期内传播的距离与介质有关，而质点在一个周期内通过的路程与振幅有关，为振幅的四倍，它们无必然联系。
(2)波在一个周期内传播的距离是一个波长，那么在一个周期内质点通过的路程是否为一个波长？为什么？
2.(多选)(2023·福建福州市高二检测)“甩绳”是一种时尚的健身运动，如图甲所示，两根相同的绳子一端固定，另一端由健身者双手分别握住上下交替甩动，绳子在竖直面内分别形成两列波。某次健身者以一定的频率开始甩
动，某时刻绳子形成的波形如图乙所示(可视为简谐波且还未传到固定点P)，其中a、b是右手绳子上的两个相邻的最低点，a、b两质点在波的传播方向上的距离xab＝2.0 m，a质点振动图像如图丙所示，则
A.健身者右手刚甩动时的方向向上
B.健身者右手甩动绳子的频率为2 Hz
C.波在绳上传播的速度为2 m/s
D.增大甩动绳子的频率，绳子上的波
形传播到P点的时间变短
√
√
3.(2022·北京市丰台区高二期末)某同学探究一绳波的产生和传播，经过处理得到如图所示一列沿x轴正方向传播的简谐横波，已知波的周期是0.4 s，求：
(1)波的传播速度；
答案　 (1) 5 m/s　 (2) 5 m
(2)经过1 s，波传播的距离；
(3)在图乙中画出0.5 s后的波形图。
(1)由题图甲可知，该波波长λ＝2 m，
则波速为
(2)经过1 s，波传播的距离为x＝vt＝5 m；
(3)经0.5 s后
4.(2023·福建莆田市高二)一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则
A.声波频率不变，波长变小
B.声波频率变大，波长不变
C.声波频率变小，波长变大
D.声波频率不变，波长变大
√
一简谐波在某时刻的波形如图所示。
(1)若此列波正在沿x轴正方向传播，
图中质点a此刻向哪个方向振动？
(2)若此刻质点a正在向下振动，此列波正在沿x轴的正方向传播还是沿x轴负方向传播？
1.带动法
后面质点依次重复前面质点的振动。
y
O
x
P
P′
v
2.同侧法
在水平传播的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，如图所示。
y
0
x
P
v
振动方向
传播方向
y
0
x
P
v
振动方向
传播方向
[梳理与总结]
3.上下坡法
如图所示，沿波的传播方向，“上坡”的质点向下振动，如D、E、F；
“下坡”的质点向上振动，如A、B、C。
4.微平移法
原理：波向前传播，波形也向前平移。
方法：如图所示，作出经微小时间Δt后的波形，就知道了各质点经过Δt时间后到达的位置，此刻质点振动方向也就知道了。
下坡上
下坡下
y
O
x
A
B
C
D
E
F
v
y
O
x
P
Q
v
5.(2023·福建三明市高二检测)一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为4 m/s。某时刻波形如图所示，则这列波周期为___ s，此时x＝4 m处质点沿y轴____方向运动。
2
正
波的形成和描述
波的图像
波的特征
波的传播方向或质点振动方向的判断
图像的建立
建立坐标系、描点、连线
图像的物理意义
各个质点某一时刻位移
简谐波
波的图像是正弦（余弦）曲线
T、f
λ
v
T＝
v＝＝λf
相邻、振动总相同
带动法
同侧法
上下坡法
微平移法