(共21张PPT)
3.2 波的描述
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?
拍照定格
每一幅照片就可以显示相应时刻各质点的位置
波的图像
x
y
正方向
负方向
波的图像
1.波的图像的画法
横波中偏离平衡位置的位移方向向上为正值,则位移向下为负值
拍照定格某一时刻绳上横波的照片,记录了绳上各质点在该时刻的具体位置
纵坐标y:某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移
横坐标x:在波的传播方向上各质点的平衡位置
2.图像的物理意义
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.
介质中有正弦波传播时,介质的质点在做简谐运动,各质点振动的振幅均相同.
3.正弦波(简谐波)
波的图像描述的是介质中“各个质点”在“某一时刻”的位移.
x
y
O
A
-A
波的图像
t
y
O
A
-A
振动图像
某一质点
各个时刻
各个质点
某一时刻
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.波形图表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移,振动图像则表示介质中“某一质点”在“各个时刻”的位移。
2.两个图像判断质点振动方向的方式不同,振动图像可通过下一个极短时间内质点位移的变化来确定质点的振动方向,而波形图则需根据波产生和传播的特点来判断。
质点P0 和质点P8 的振动步调完全一致,也就是说,两个质点振动的相位相同,它们在任何时刻相对平衡位置的位移的大小和方向总是相同的。
观察并分析质点P0 和质点P8在振动过程中有什么相同点.
波长、频率和波速
x
y
A
-A
O
波长、频率和波速
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
1.波长λ:
1
2
3
4
5
6
7
8
0
9
10
11
12
13
14
15
波长λ
波长λ
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
两平衡位置间的距离
在波动中,各个质点振动周期或频率是相同的,它们都等于波源的振动周期或频率,这个振动周期(或频率)也叫作波的周期(或频率).
2.周期T、频率f
3.波速v
:机械波在介质中的传播速度.
经过一个周期T,振动在介质中传播的距离x等于一个波长λ
v
机械波在介质中的传播速度由介质本身性质有关,与波长、周期或频率无关
1.声波由空气传入水中,波的频率和波长怎样变化?
2.如图所示,实线为t=0时刻的波形图,虚线为t=0.1 s时刻的波形图。据此能否判定波的传播方向?
不能,可能向右传播,也可能向左传播。
2.(2023·河南郑州市期末)一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示,已知图中质点b的起振时刻比质点a延迟了0.5 s,b和c之间的距离是5 m,以下说法正确的是
A.此列波的波长为2.5 m
B.此列波的频率为2 Hz
C.此列波的波速为2.5 m/s
D.此列波的传播方向为沿x轴正方向传播
√
3.(来自教材)图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形图。经过0.5 s后,其波形如图中虚线所示。设该波的周期T大于0.5 s。
(1)如果波是向左传播的,波的速度是多大?波的周期是多大?
(2)如果波是向右传播的,波的速度是多大?波的周期是多大?
答案 (1)见解析 (2)见解析
a
x
y
O
波源
波源
一简谐波在某时刻的波形如图
(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轴的正方向运动还是沿x轴负方向运动?
质点a正在向y轴正方向运动
此列波正在向 x 轴负方向运动
波的传播方向和质点振动方向的判定
波的传播方向和质点振动方向的判定
1.带动法
y
x
O
P
P′
传播方向
波源
y
x
O
P
P′
传播方向
波源
先振动的质点带动邻近的后振动的质点,在质点P靠近波源一侧附近的图像上另找一点P′ , P′为先振动的质点,若P′在P 点上方,则P 向上振动,若P′在下方,则P 向下振动.
2.同侧法
y
x
O
P
传播方向
振动方向
y
x
O
P
传播方向
振动方向
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
3.上下坡法
y
x
O
传播方向
上坡
下坡
上坡
上坡下
下坡上
沿波的传播方向,“上坡”的质点向下振动;“下坡”的质点向上振动
y
x
O
4.微平移法
P
Q
传播方向
在某时刻波形的基础上,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。
波向前传播,波形也向前平移(质点不随波迁移)
4.(多选)(2023·山东青岛市期末)如图所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图,此时刻质点F的振动方向如图所示。则
A.该波向右传播
B.质点B和D的运动方向相同
C.质点C比质点B先回到平衡位置
D.此时质点F和H的加速度相同
√
√
5.(来自教材改编)简谐横波某时刻的波形如图所示,P为介质中的一个质点,波沿x轴的正方向传播。
(1)此时刻,质点P的速度方向和加速度方向各是怎样的?
答案 (1)见解析 (2)见解析 (3)见解析
波长、频率和波速
波的图像
波的描述
波的传播方向和质点振动方向的判定
意义
横轴
平衡位置
各个质点——某一时刻
物理量
纵轴
偏离平衡位置的位移
正弦波(简谐波)
等振幅
波长λ
频率f(周期T)
与波源的频率(周期)相同
相位总是相同的相邻质点间的距离
波速v
由介质本身决定
带动法
同侧法
上下坡法
微平移法