沪教版高中物理选修3-4 2.2机械波的描述_学案1

机械波的描述

【学习目标】
1．学习用图象描述横波，掌握波的图像及其物理意义，并能用于分析解决相关问题。
2．知道描述波的特征物理量：波速、波长、频率（周期）。
3．理解波速、波长、频率（周期）的关系。
【学习重难点】
1．学习用图象描述横波，掌握波的图像及其物理意义，并能用于分析解决相关问题。
2．理解波速、波长、频率（周期）的关系。
【学习过程】
一、用图象描述机械波
如果已知一列波某时刻波形如图所示，由波的图象可获取哪些具体的信息？
1．可以直接看出在该时刻介质中各质点的位移。
如图线上的M点的位移是 cm。
2．可以直接看出在波的传播过程中介质各质点
的振幅A．如图中波的振幅A= cm。
3．可以由波的传播方向判断出质点的运动方向。
也可以由质点的运动方向判断出波的传播方
向。若波向右传播，可知点M向 运动，若如果M向下运动，可知波向 传播。
二、频率、波长描述机械波
1．频率f与周期T：波的频率就是波源振动的频率，介质中所有质点的振动频率都等于__________的频率。频率与周期的关系为：__________ 波的频率仅由________决定，与介质无关。
2．波长λ：在波的传播方向上，两个相邻的、在振动过程中相对平衡位置的位移总是_____的质点之间的距离叫波长。波长反映了机械波在空间上的重复性，沿波的传播方向每过一个波长就有一个振动状态完全相同的质点。（也可称之为空间上的周期性）波长由_____和_____共同决定。
3．波速v与波长频率f的关系：波速是指_________传播的速度。由波的形成过程可知，在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于一个波长，因而可以得到波长λ、频率f（或周期T）和波速ν三者的关系为：______________机械波的波速由________决定，与波的频率、振幅等无关。
问题1．如何理解波的传播速度与质点的振动速度？

问题2．波的图象与简谐运动图象有何区别？
振动图象 波的图象
研究对象
描述内容
图 象
两者联系
物理意义
可获信息
三、典型例题
【例题1】一列横波在某一时刻的波形图如图所示。若此时刻质点a的振动方向向下，则波向什么方向传播？
【例题2】上题中，若波向右传播，此时刻d点向什么方向运动？





【达标检测】
1．关于波长的说法中正确的是（ ）
A．在一个周期内，振动在介质中向前传播一个波长
B．在一个周期内，介质中的振动质点通过的路程为一个波长
C．在波的传播方向上，波长等于两个相邻且振动完全相同的质点平衡位置间的距离
D．波长等于横波中波峰与波峰间的距离
2．关于波的频率的下列说法正确的是（ ）
A．波的频率由波源决定，与介质无关
B．波的频率与波速无关
C．波由一种介质传到另一种介质时频率变大
D．声波由空气传到钢轨中时频率变小
3．关于波速的正确说法是（ ）
A．反映了振动在介质中传播的快慢
B．反映了介质中质点振动的快慢
C．波速由介质决定与波源无关
D．反映了介质中质点迁移的快慢
4．如图所示是某时刻的波形图，已知该波向右传播，用虚线画出再经过5T/4时的波形图







5．如图所示，为一列波某时刻的波形图，已知波的频率为2．5HZ，试求：
（1）该波的波长
（2）该波的波速
（3）上题中如果波向右传播，坐标为（3，0）的质点从该时刻起经2．5s时的位置坐标为多少？通过的路程是多少？

（4）若此时坐标为（5，0）的质点的振动方向向下，在图上标出该波的传播方向，标出此时坐标为（1，0）的质点的振动方向。

y/cm
4
2 M
x/m
O 2 4 6 8 10
-4


x/m

y/cm

A

y/m


0


0.1


x/m


5


4


3


2


1