3.2波的描述 （含专题：横波的图像）—【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第一册课件31张PPT

3.2波的描述
11
2
3
4
5
6
7
8
9
10
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
1
横波
动画
质点１
与质点２１同步
质点６
与质点２６同步
质点１１
与质点３１同步
返回
一、波长
在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻的质点间的距离，叫波长
ｘ
ｙ
ｏ
λ
λ
λ
动画
思考与讨论3
ｘ
ｙ
ｏ
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ｄ
E
F
图中各点哪些点间的距离等于一个波长？
λ
λ
λ
λ
AC
BD
CE
DF
G
H
K
2、几点说明
(1)“位移总相等” 的含义是“每时每刻都相等”
(2)位移总相等的两个质点,其速度也总是相等的
一、波长（λ）
(4)相距λ整数倍的质点振动步调总是相同的；
相距λ/2奇数倍的质点振动步调总是相反的。
2、几点说明
一、波长（λ）
(3)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也等于波长。
二、周期（T）、频率（f）
1、波源质点振动的周期（或频率）就是波的周期（或频率）
2、几点说明
(1)波的周期（或频率）应由波源决定，与传播波的介质无关。
(2)每经过一个周期的时间波就沿传播方向传播一个波长的距离。
(3)每经历一个周期，原有的波形图不改变。
振源振动一个周期，波向前传递一个波长
ｘ
ｙ
ｏ
λ
振源振动3个周期，波向前传递3个波长
ｘ
ｙ
ｏ
3λ
四、波长、周期（或频率）和波速的关系
(2)波速等于波长和频率的乘积.
(1)经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于一个波长
(3)波速等于波长和频率的乘积这一关系虽从机械波得到，但对其他形式的彼（电磁波、光波）也成立
波速由介质决定，与波的频率、质点的振幅无关
波的频率只取决于波源，与波速、波长无关。波在传播过程中、从一种介质进入另一种介质时频率不变。
波长则决定于v和T。波从一种介质进入另一种介质波速发生变化，周期不变，波长发生变化；波在同一介质中传播，当周期发生变化，波长也发生变化。
1．波速由什么决定？
2．频率由什么决定？
3．波长由什么决定？
三、波长、周期（或频率）和波速的关系
关于简谐波说法中正确的是（ ）
A．两个振动情况完全相同的质点之间的距离是一个波长
B．任意两个波峰或波谷之间的距离叫波长
C．波动在一周期内向前传播的距离等于波长
D．在一个周期内质点所走过的路程等于一个波长
C
课 堂 练 习
关于波速说法错误的有（ ）
A．波速由介质和波源共同决定
B．提高振源频率，波的传播速度将增大
C．同时在空气中传播两列声波，波长较大的声波传播较快
D．频率大的声波在空气中传播的波长越短
E．波速反映了介质中质点振动的快慢
F．波速反映了振动在介质中传播的快慢
ABCE
课 堂 练 习
关于v=fλ和v=λ/T说法正确的是（ ）
A．它们适用于一切波（包括电磁波、光波）
B．同一列波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时频率保持不变
C．由v=fλ可以看出，波速与频率成正比
D．由两式得出同类波在同一种介质中传播时，波长和频率成反比，与周期成正比
AB
课 堂 练 习
课 堂 练 习
一列横波沿直线传播，在传播方向上有A、B两点，相距1.2m，当波刚好到达A点时开始计时，已知4秒内，A位置的质点完成10次全振动，B位置质点完成8次全振动。这列波的波长为多少？频率为多少？速度为多少？
波长λ=0.6m
频率f=2.5Hz
波速v=1.5m/s
3.2 专题：横波的图像
一、波长、频率和波速
1、波长λ：相邻同相点间距离
2、频率f：各质点的振动频率
——由波源决定，与介质无关
一、波长、频率和波速
3、波速v：波传播的快慢 ——由介质决定
一、波长、频率和波速
二、波的图像
1、纵坐标—某时刻各质点的位移y
横坐标—介质中各质点的平衡位置x
2、物理意义：表示在波的传播方向上，
介质中各振动质点在某一时刻的波形
y/cm
o
x/m
3、简谐波：
简谐运动在介质中传播形成简谐波
简谐波的图像是正弦曲线（或余弦曲线）
简谐波是一种最基本、最简单的波
二、波的图像
t
x
O
T
x
y
O
λ
振动图像
波动图像
图像
坐标选择
物理意义
图像信息
三、波的图像与振动图像的对比
横坐标表示时间，
纵坐标表示振动质点的位移
横坐标表示各个质点的平衡位置
纵坐标表示各个质点的位移
某个质点在各个时刻
偏离平衡位置的情况
各个质点在同一时刻
偏离平衡位置的情况
相邻两个正向（或负向）位移最大值间距离表示波在一个周期内传播的距离—波长
相邻两个正向（或负向）位移最大值之间距离表示振动的周期
四、波形图表述的信息
1、直读信息：
距原点x处质点的位移y，如(x1,y1)、(x2,y2) …
振幅A和波长λ
2、若已知波速v，
可求周期T（频率f）
3、①波形图
②波的传播方向
③质点的振动方向
知二求一
例题：一列横波沿绳子向右传播，某时刻形成如图所示的凸凹形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点
A．它们的振幅相同
B．其中D、F速度方向相同
C．其中A、C速度方向相同
D．从此时算起，B比C先回到平衡位置
①波形图
②波的传播方向
→③质点的振动方向
方法1：带动法；
方法2：上下坡法
v
答案：A、D
变型题：一列横波某时刻形成如图所示的凸凹形状，若此时绳上F正在向上运动。
试判断波的传播方向及质点A、B、C、D、E的运动方向
①波形图
③质点的振动方向
→②波的传播方向
方法1：带动法；
方法2：上下坡法
v
四、波形图表述的信息
4、描述△t后的波形图：
①波形具有重复性，△t=nT后的波形不变
②波的传播中，质点振动一个周期，
波沿传播方向传播一个波长；
③波的传播具有双向性（＋x或－x方向）
方法1：描点法
方法2：平移法
例题. 某简谐横波沿x轴正向传播，波速为v=10m/s，某时刻波的图象如图所示. 从该时刻开始计时，画出再经过?t=0.7s时刻的波的图象.
x/m
y/cm
5
-5
o
1
2
3
4
5
6
方法1:
x/m
y/cm
5
-5
o
1
2
3
4
5
6
?=4m,v=10m/s,T=0.4s
?t=0.7s=T+3T/4
描点法
方法2
x/m
y/cm
5
-5
o
1
2
3
4
5
6
?=4m,v=10m/s,T=0.4s
?s =v ?t =7m
=?+3?/4
波形平移法
一列简谐横波沿x轴正向传播，波速v=50m/s，已知t=0时刻波形如图所示，图中M点正经过平衡位置向y轴负方向运动。则质点M在0.5s内通过的路程是 m。请将t=0.5s时刻的波形图画在原图上（至少画出一个波长）
y/m
x/m
10
15
20
25
30
-2
5
35
0
2
M
如图所示，甲为某一波在t=1.0s是的波动图像，乙为参与该波动的质点P的振动图像。
（1）两图中AA′的意义是什么？
（2）判断波的传播方向。
（3）在甲图中画出再经过3.5s时的波形图。
x/cm
y/cm
0
甲
1
2
3
4
0.2
-0.2
A
A′
P
t/s
y/cm
0
乙
0.5
1
0.2
-0.2
A
A′
P
5、波形图与振动图的转化与综合：