波的描述高二物理人教版（2019）选择性必修第一册

第三章机械波第二节波的描述观察水波，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？

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一、波的图像

简谐运动的图像直观地反映了质点做简谐运动的物理过程，根据图像可以看出质点在任意时刻的位移。

机械波是机械振动在介质里的传播过程，从波源开始，随着波的传播，介质中的大量质点先后开始振动起来，虽然这些质点只在平衡位置附近做重复波源的振动。但由于它们振动步调不一致，所以，在某一时刻介质中各质点对平衡位置的位移各不相同。如何描述同一时刻各质点的位移？

我们可以用照象机把波的形状摄下来，就是按下快门瞬间各个质点离开各自平衡位置时的情形。我们就把这些质点连成曲线，就是该时刻的波的图象。Y位移1.用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置2.用纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移X平衡位置正方向负方向3.在XOY坐标平面上画出某时刻各质点偏离平衡位置的位移Y位移X平衡位置O一、波的图象4.波的图象的画法：将某时刻各质点偏离平衡位置的位移矢量的末端用光滑的曲线连接起来Y位移X平衡位置O⑴定义：相邻的两个振动情况始终相同的质点间的距离。

⑵横波中相邻两个波峰（或波谷）之间的距离纵波中相邻两个密部（或疏部）之间的距离二、波长λ波的周期（或频率）等于波源的振动周期（或频率）．波长、周期（或频率）和波速的关系三、周期和频率频率由什么决定？答：波源2.公式1.定义单位时间内振动所传播的距离叫做波速波形（如波峰、波谷；疏部、密部）向前平移的速度就等于波速。

反映振动在介质中传播的快慢程度3.物理意义介质四、波速波速由什么决定？1.波的传播方向、波的图像和质点的振动方向之间的关系。⑴波的成因法步骤1：明确波的传播方向，确定波源方位；

步骤2：在某质点P靠近波源一方（紧挨着P点）图像上找另外一点P′；

步骤3：若P′在P上方，则P′带动P向上运动；若P′在P下方，则P'带动P向下运动x/my/cm5-50246v．P．P′．Q′．Q思考：如果已知P点的振动方向向下，判断波的传播方向．前一质点依次带动后一质点延迟振动先带后，后跟前,运动状态向后传。五、波的图象的应用例1.图示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图试求出波形图上A、B、C、D四个质点的振动方向.YXOABCDVVVV思考：如果这列波是向左传播的，则这四个质点的振动方向又如何？v题型1.已知波的传播方向和波形图判断质点的振动方向。例2.如图所示为一列简谐波在某时刻的波形图，已知图形上某点的振动方向如图所示。试求这列波的传播方向.YXOV1.如果这个质点的振动方向向上，则波的传播方向又如何？2.如果已知这个质点做减速运动，则波的传播方向又如何？题型2.已知波形和质点的振动方向判断波的传播方向。v先找出两点（平衡位置和波峰及波谷特殊点）并确定其运动方向；然后确定经△t时间内这两点所达到的位置；最后按正弦规律画出新的波形。⑴特殊点法x/my/m01234v画出再经t=T/4时的波形图．P．P′．Q．Q′2.求波在任意时刻的波形图2.求波在任意时刻的波形图⑵图象平移法经过时间，波在传播方向移动的距离,因此，把图象沿传播方向平移即得到相对应的图象.x/my/m01234v机械波的振动状态和波形以波速匀速传播。例1.图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形图。经过0.5s后，其波形如图中虚线所示。设该波的周期T大于0.5s。（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？xt0都表示质点离开平衡位置的位移yx0表示振幅或波幅图线形状相同点不同点振动图象波动图象纵坐标纵坐标最大值研究对象物理意义横坐标图线变化运动特点不同时刻的一个质点某一时刻介质中的各个质点不同时刻的一个质点偏离平衡位置的位移某一时刻的各个质点偏离平衡位置的位移时间的延续,可求周期T各质点平衡位置离波源的距离,可求波长λ变加速运动,速度周期性变化同种均匀介质中匀速运动xt0yx0延伸平移放录像带拍集体照波的图象与振动图象的比较01.如图所示为一列向右传播的简谐横波在某个时刻的波形，由图象可知（）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T/2通过的路程是4cmE．质点a再经过T/2偏离平衡位置的位移是4cmACD2.如图所示为某一向右传播的横波在某时刻的波形图，则下列叙述中正确的是()A．经过半个周期，质点C将运动到E点处B．M点和P点的振动情况时刻相同C．A点比F点先到达最低位置D．B点和D点的振动步调相反CD3.(2021·全国乙卷)图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线。经过0.3s后，其波形图曲线如图中虚线所示。已知该波的周期大于0.3s。若波是沿x轴正方向传播的，则该波的速度大小为________m/s，周期为________s；若波是是沿x轴负方向传播的，该波的周期为________s。答案：0.5m/s0.4s1.2s4.如图所示为一列简谐波在某一时刻的波形，求：(1)该波的振幅；(2)已知该波向右传播，说明A，B，C，D各质点的振动方向．解析：(1)波的图