2018-2019版高中物理 第2章 机械波 2.2 机械波的描述课件 沪科版选修3-4.ppt

2.2机械波的描述,第2章机械波,学习目标,1.知道什么是波的图像，知道纵、横坐标各表示什么物理量.2.能区别振动图像和波的图像.3.知道波长的含义，能从波的图像中求出波长.4.知道波的周期和频率，会用公式vf解答实际的波动问题.,内容索引,重点探究启迪思维探究重点,达标检测检测评价达标过关,自主预习预习新知夯实基础,自主预习,1.波的图像(1)简谐波：如果波的图像是，这样的波叫正弦波，也叫简谐波.(2)波形图的物理意义：表示介质中在偏离平衡位置的位移情况.2.波长：在波动中，对平衡位置的的两个质点间的距离.,正弦曲线,各个质点某时刻,位移总是相等,相邻,3.波的周期(或频率)：在波动中，各质点的振动周期(或频率)是的，它们都等于的振动周期(或频率)，这个周期(或频率)就叫做波的周期(或频率).4.波速：(1)定义：机械波在介质中.(2)波长、频率和波速的关系：v.,相同,波源,传播的速度,f,重点探究,一、用图像描述机械波,导学探究取一条较长的软绳，一同学用手握住一端拉平后上下抖动，另一同学手持数码相机按下快门，想象一下，照片上绳子的像有什么特点？,答案照片上绳子的像类似正弦曲线.,答案,知识深化1.波的图像的作法(1)建立坐标系：用横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置，用纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移.(2)正方向的选取：选取质点振动的某一个方向为y轴正方向，x轴一般选取向右为正方向.(3)描点：把某一时刻所有质点的位移画在坐标系里.(4)连线：用一条平滑的线把(3)中的各点连接起来就是这个时刻的波的图像.,2.简谐波(正弦波)(1)概念：波的图像是正弦曲线的波，如图1所示.(2)质点的运动：各质点都做简谐运动.3.物理意义描述的是某一时刻介质中各个质点偏离平衡位置的位移情况.4.由图像可获取的信息(1)该时刻各质点的位移.(2)介质中各质点的振幅.,图1,答案b点无关,解析a、b、c三个质点都做简谐运动，在质量一定的情况下，加速度的大小与位移成正比，方向与位移方向相反，故知b点的加速度最大.质点加速度的大小与波的传播方向无关.,(1)波形图上a、b、c三点的加速度哪个最大？加速度的大小与波的传播方向是否有关？,例1如图2所示是一列沿x轴正方向传播的横波某时刻的波形图，则：,解析,答案,图2,(2)a、b、c三个质点下一时刻做什么运动？,解析,答案a点向下做加速运动，b点向上做加速运动c点向上做减速运动,答案,解析此时刻b质点速度为零，下一时刻一定向平衡位置做加速运动；因波沿x轴正方向传播，则下一时刻a质点向下运动，c质点向上运动，而a质点的加速度沿y轴负方向，故a质点做加速运动；c质点在平衡位置，速度最大，下一刻将做减速运动.,针对训练(多选)如图3所示，画出了一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某个时刻的波形图，由图像可知A.质点b此时位移为零B.质点b此时向y方向运动C.质点d的振幅是2cmD.质点a再经过通过的路程是4cm，偏离平衡位置的位移是4cm,解析,图3,答案,解析由波形知，质点b在平衡位置，所以此时其位移为0，选项A正确；因波向右传播，波源在左侧，在质点b的左侧选一参考点b，由图知b在b上方，所以质点b此时向y方向运动，选项B错误；简谐波传播过程中，介质各质点振幅相同，所以质点d的振幅是2cm，选项C正确；再过的时间，质点a将运动到负向最大位移处，它偏离平衡位置的位移为2cm，故选项D错误.,二、振动图像和波的图像的比较,导学探究振动图像和波的图像从形状上看都是正弦曲线，你能说出它们的物理意义有什么不同吗？,答案振动图像表示介质中某一质点在各个时刻的位移，而波的图像表示介质中的各个质点在“某一时刻”的位移.,答案,知识深化振动图像和波的图像的比较,例2(多选)一列简谐波在t0时刻的波形图如图4(a)所示，图(b)表示该波传播的介质中某质点此后一段时间内的振动图像，则,图4,A.若波沿x轴正方向传播，(b)图应为a点的振动图像B.若波沿x轴正方向传播，(b)图应为b点的振动图像C.若波沿x轴负方向传播，(b)图应为c点的振动图像D.若波沿x轴负方向传播，(b)图应为d点的振动图像,答案,解析,解析在题图(b)的振动图像中，t0时刻质点在平衡位置且向y轴正方向运动，由(a)图像可知若波沿x轴正方向传播，b点的速度方向沿y轴正方向，d点的速度方向沿y轴负方向；若波沿x轴负方向传播，b点的速度方向沿y轴负方向，d点的速度方向沿y轴正方向，B、D正确.,答案波的传播速度与介质有关.描述机械波的物理量有波长、频率和波速.,三、用频率、波长描述机械波,导学探究声音在不同的介质中传播速度是不同的，比如：在空气中约是332m/s，在水中约是1450m/s，在铁中约是4900m/s，波的传播速度与什么有关？描述机械波的物理量有哪些？,答案,知识深化1.波长(1)在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离.(2)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.(3)相距一个(或整数个)波长的两个质点在任何时刻振动状态都相同.(4)波长反映了波的空间的周期性.,2.周期(T)和频率(f)(1)波的周期(频率)由波源决定.波由一种介质传到另一种介质时波的周期(频率)不发生变化.(2)在同一种介质中，在一个周期内波向前传播的距离等于一个波长.(3)周期反映了波的时间的周期性.3.波速(1)波速与频率、波长的关系为：vf.(2)波速由介质性质决定，与波的频率、波长无关.,例3(多选)一列简谐横波在t0时的波形图如图5所示.介质中x2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y10sin(5t)cm.关于这列简谐波，下列说法正确的是A.周期为4sB.振幅为20cmC.传播方向沿x轴正向D.传播速度为10m/s,答案,解析,图5,课堂要点小结,机械波的描述,用图像描述机械波,波的图像的作法,振动图像与波的图像的比较,用频率、波长描述机械波,简谐波的概念,纵、横轴的意义物理意义：某时刻介质中各质点的位移随平衡位置变化的规律,波长：振动步调相同的两相邻质点间的距离,意义,波的频率：由波源决定,波速,关系式：v=f=波速由介质决定,达标检测,1.图6(a)为一列简谐横波在t0.10s时刻的波形图，P是平衡位置在x1.0m处的质点，Q是平衡位置在x4.0m处的质点；图(b)为质点Q的振动图像.下列说法正确的是_.(填正确答案标号)A.在t0.10s时，质点Q向y轴正方向运动B.在t0.25s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同C.从t0.10s到t0.25s，该波沿x轴负方向传播了6mD.从t0.10s到t0.25s，质点P通过的路程为30cmE.质点Q简谐运动的表达式为y0.10sin10t(国际单位制),答案,解析,图6,BCE,1,2,解析由yt图像可知，t0.10s时质点Q沿y轴负方向运动，选项A错误；由yt图像可知，波的振动周期T0.2s，由yx图像可知8m，故波速v40m/s，根据振动与波动的关系知波沿x轴负方向传播，则波在0.10s到0.25s内传播的距离xvt6m，选项C正确；在t0.25s时其波形图如图所示，此时质点P的位移沿y轴负方向，而回复力、加速度方向沿y轴正方向，选项B正确；,1,2,1,2,解析公式vf适用于一切波，无论是机械波还是电磁波，A正确；机械波的波速仅由介质决定，与频率f无关，所以B、