2.1 波的形成和描述 课件(2)

课件70张PPT。第2章　机械波?第1节　波的形成和描述课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练 第
1
节　课标定位
学习目标：1.理解机械波的产生条件和形成过程．
2．知道机械波的分类．
3．理解波的图象的物理意义和特点，会简单的应用．
4．能用周期、频率和波长的描述波，并理解它们之间的关系．
重点难点：1.机械波的形成，机械波的特点．
2．波的图象，波速，描述波的三个物理量之间的关系．课前自主学案一、波的形成与传播
?传播波源介质带动迁移振动受迫振动相同相同越远思考感悟
在平静的湖面上，漂浮着一片树叶，如果你往树叶附近扔下一块小石子，湖面立即兴起水波，水波一圈一圈往外扩展出去，于是树叶运动起来．请问树叶会随水波往外移动吗？
提示：不会．因为小石子激起的水波是振动的传播，水并不向外移动，水的质点只是上下振动，所以树叶不会随水波往外移动．二、波的分类
1．机械波分为横波和纵波两类．垂直最高处最低处同一直线最密最疏2.声波是______，它不仅能在空气中传播，也能在固体、液体中传播
三、波的描述
1．波的图象描述：波的图象描述的是______时刻______质点的位移．如果介质中各个质点做简谐运动，它所形成的波就叫________，它的波形曲线是________________曲线．
2．波的特征
(1)波长：在波动中，沿着波的传播方向，两个______的、相对平衡位置的位移和_________总是相同的质点间的距离，叫波长，用____表示．纵波某一各个简谐波正弦(或余弦)相邻振动方向λ波源T全振动fv＝λf3．波速v、周期T(或频率f)及波长λ的决定因素
波速v由_______决定，周期T(或频率f)由______决定，则波长由_____和______共同决定．介质波源介质波源核心要点突破一、简谐运动与简谐波动的比较
1.特别提醒：(1)没有振动，一定没有机械波．
(2)在处理有关振动和波的问题时，一定要分清是振动问题还是波动问题，它们有本质的区别，不能把两者混为一谈．二、对简谐波图象的理解
1．简谐波图象的应用
(1)求该时刻各质点的位移和振幅．
(2)求该波的波长．
(3)若已知该波的传播方向，可以确定该时刻各质点的振动方向，并可判断此刻各质点的位移、加速度、速度、动能的变化趋势；或已知该时刻某质点的振动方向，可以确定该波的传播方向．
(4)已知该波的波速v的大小和方向，可画出该时刻前、后一段时间Δt的波形图．2．简谐波的图象与简谐运动图象的比较即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．一列简谐横波，沿x轴正向传播，位于原点的质点的振动图象如图2－1－1甲所示，图乙为该波在某一时刻的波形图，A点位于x＝0.5 m处．
图2－1－1答案：(1)8　(2)0.2　(3)10　(4)0　(5)－8三、判断质点振动方向与波传播方向的方法
1．若已知波的传播方向，可确定各质点在该时刻的振动方向，常用方法有：
(1)上下坡法
不妨将波形图视为连绵起伏的山峰和山谷，由波谷到波峰的部分称上坡路，由波峰看到波谷的部分为下坡路．
沿波的传播方向看，“上坡”的点向下运动，“下坡”的点向上运动，简称“上坡下，下坡上”．如图2－1－2所示，这是为便于应用而提供的简便方法．图2－1－2(2)带动法
原理：先振动的质点带动邻近的后振动质点．
方法：在质点P靠近波源一方附近的图象上另找一点P′，若P′在P上方，则P向上运动；若P′在P下方，则P向下运动．如图2－1－3所示．
图2－1－3图2－1－4(4)同侧法
若在波的图象上标出质点的振动方向，并在同一点上标出波的传播方向，这两个表示方向的箭头位于波的图象的同一侧，如图2－1－5.
图2－1－52．由质点振动方向确定波的传播方向
仍是上述几种方法，只需将判定的程序倒过来，“反其道而行之”即可．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.图2－1－6中所示为简谐横波在某一时刻的波形图，已知此时质点A正向上运动，如图中箭头所示．由此可断定此横波(　　)
图2－1－6A．向右传播，且此时质点B正向上运动
B．向右传播，且此时质点C正向下运动
C．向左传播，且此时质点D正向上运动
D．向左传播，且此时质点E正向下运动解析：选C.如图所示，对A点由“同侧法”，知波向左传播，然后将“同侧法”用于其他点，得质点B、C向下振动，质点D、E向上振动．四、由t时刻的波形画t＋Δt时刻波形的方法
1．平移法(如图2－1－7中波1经过Δt时间后的波形)
图2－1－72．特殊点法(如图2－1－8中波1经过Δt时间后的波形)
图2－1－8即时应用(即时突破，小试牛刀)
3．一列向左传播的简谐波在某时刻的波形图如图2－1－9所示，已知波速为0.5 m/s，画出此时刻后7 s和前7 s的波形图．
图2－1－9答案：见解析五、波的多解问题
1．造成波动问题多解的主要因素
(1)周期性
①时间周期性
时间间隔Δt与周期T的关系不明确．
②空间周期性
波传播距离Δx与波长λ的关系不明确．
(2)双向性
①传播方向双向性：波的传播方向不确定．②振动方向双向性：质点振动方向不确定．
(3)两质点间关系不确定
在波的传播方向上，两个质点间的距离不确定或者相位之间的关系不确定．
(4)波形的隐含性
许多波动习题往往只给出完整波形的一部分，或给出了几个特点，而其余部分处于隐含状态．这样，一道习题就有多个图形与之对应，从而形成多解．2．波动多解问题的几种可能性
(1)质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能．
(2)质点由平衡开始振动，则有起振方向向上、向下(或向左、向右)两种可能．
(3)只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿x轴正方向和x轴负方向两个方向传播的可能．
(4)只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能等．即时应用(即时突破，小试牛刀)
4．一列简谐波在x轴上传播，如图2－1－10所示，t1时刻的波形如图中实线所示，t2时刻的波形如图中虚线所示．已知Δt＝t2－t1＝0.1 s，问：
图2－1－10(1)若波沿x轴正方向传播，且Δt(2)若波沿x轴负方向传播，且Δt无约束条件，波速是多大？
(3)若波速v＝340 m/s，则波向哪个方向传播？答案：见解析课堂互动讲练图2－1－11【精讲精析】　由于质点间的相互作用，前面的质点总是带动后面的质点振动，所以后面的质点总是滞后于前面的质点．所以，在不同时刻波形如图2－1－12所示．图2－1－12【答案】　见精讲精析图2－1－13A．介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，但图中质点9起振最晚
B．图中所画的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的
C．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间总是比质点7通过相同位置时落后T/4
D．只要图中所示质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，但如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动 一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时的波形如图2－1－14所示，质点A与质点B相距1 m，A点速度沿y轴正方向；t＝0.02 s时，质点A第一次到达正向最大位移处．由此可知
(　　)图2－1－14A．此波的传播速度为25 m/s
B．此波沿x轴正方向传播
C．从t＝0时起，经0.04 s，质点A沿波传播方向迁移1 m
D．在t＝0.04 s时，质点B处在平衡位置，速度沿y轴负方向【答案】　A变式训练2　　(2010年高考天津卷)一列简谐波沿x轴正方向传播，传到M点时波形如图2－1－15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(　　)
图2－1－15A．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 (2011年济南高二检测)一列简谐横波，在t＝0.4 s时刻的波形图象如图2－1－16乙所示，波上A质点的振动图象如图甲所示．
图2－1－16(1)判断该波的传播方向；
(2)求该波的传播速度．
【自主解答】　(1)由图甲可知，t＝0.4 s时A质点向－y方向振动，则由图乙可知，t＝0.4 s时，A质点在重复它左边质点的振动，故该列波沿＋x方向传播．
(2)由图乙知波长λ＝20 m，由图甲知周期为T＝0.8 s，【答案】　(1)沿＋x方向　(2)25 m/s
【规律总结】　在波的图象中，由某时刻某一质点的振动方向可判断波的传播方向，反之，由波的传播方向，也可判断该时刻某质点的振动方向；在波的图象可读出波长λ，在振动图象中可读出周期T，则两者结合可求出波速v.变式训练3　(2011年高考重庆卷)介质中坐标原点O处的波源在t＝0时刻开始振动，产生的简谐波沿x轴正向传播，t0时传到L处，波形如图2－1－17所示．下列能描述x0处质点振动的图象是
(　　)图2－1－17图2－1－18解析：选C.由波动图象知，L处质点的振动方向沿y轴负方向，故x0处质点起振方向沿y轴负方向，A、B错误；又由波动图象知，t0时刻x0处质点沿y轴负方向运动，C正确，D错误．