【物理】波的描述 课件3-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

3.2波的描述物理人教版（新教材）选择性必修第一册回顾：

1：产生机械波的条件是什么？

2：机械波传播的实质是什么？

3：机械波分哪二种？各有什么特点？如何描述波的特点呢？课堂引入

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？问题：？

过去我们研究的是单个质点的运动情况，用x-t图像可以很方便地描述质点在任意时刻的位移。而波却是很多质点的运动，在同一时刻各个质点的位移都不尽相同，不方便用x-t图像来描述。能否用其他的图像来描述波呢？我们以横波为例研究波的图像课堂引入想一想：

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（一）波的图象表示法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O一、波的图像综上可知：1．波的图象是在波的传播方向上，介质中各振动质点的连线在某一时刻的波形．2.波的图象也称波形图或波形曲线．3.简谐波：如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波（1）简谐运动在介质中传播形成简谐波.

（2）简谐波是一种最基本、最简单的波.（二）从波的图象上可获得的物理信息：Ay

/mx

/m123456780B0.10AVav1、该时刻沿波的传播方向上各个质点的位移；2、各个质点的振幅A;

3、能根据波的传播方向判断各个质点在该时刻的运动方向、加速度方向及其变化情况；4、可以画出另一时刻的波形图。

图象（三）简谐运动的图象与简谐波的图象的相同点与不同点相同点1、形状2、纵坐标不同点1、研究对象2、横坐标表示3、读出的物理量Xt0振动图象YX0波的图象1、图象形状都是正弦或余弦曲线2、纵坐标都表示质点离开平衡位置的位移1、某一质点（不同时刻）一群质点（同一时刻）2、横轴表时间横轴表平衡位置3、可直接读出周期可直接读出波长3、纵坐标的最大值都表示振幅(四)波的图象的基本应用主要题型之一：主要方法：

（1）质点带动法（2）同侧法（3）上下坡法

（4）图象平移法

YXO波的传播方向波的传播方向质点的振动方向（1）质点带动法先振动的质点带动邻近的后振动质点，在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′，若P′在P点上方，则P向上振动，若P′在下方，则P向下振动．（2）同

侧

法在波的图像上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点振动方向，并设想在同一点沿水平方向画一个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧。YXO波的传播方向上坡下坡上坡（3）上下坡法沿波的传播方向看去，“上坡”处的质点向下振动；“下坡”处的质点向上振动，简称“上坡下、下坡上”。（4）图象平移法将波形图沿传播方向进行微小平移，再由x轴上某一位置的两波形曲线上的点来判定例1、如图所示为一列向右传播的简谐波的波形图，求：

图中A、B、C、D、E各质点的振动情况A：振动向下B：振动向上C：振动向上D：振动向下E：振动向下v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？例2、如图所示为简谐波在某一时刻的波形图，已知此时质点A正向上运动，由此可断定（）A.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C如果已知这个质点做加速运动，则波的传播方向又如何？例3、一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为λ。若在x=0处质点的振动图象如图所示，则该波在t=T/2时刻的波形曲线为（）Ax/my/m01234v画出再经t=T/4时的波形图．P．P′．Q．Q′常规方法：描点法先找出两点（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。主要题型之二：

求波在任意时刻的波形图

求波在任意时刻的波形图简洁方法：图象平移法OYX波的传播方向经过时间，波在传播方向上移动的距离,把图象沿传播方向平移即得到相对应的图象．主要题型之二：波长描述了波传播过程中的空间上的周期性(重复性)。二、波长、周期、频率1.波长：振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离③在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻的密部（或疏部）之间的距离等于波长．②相距λ/2的奇数倍的两个质点振动步调总是相反注意：①相距λ的整数倍的两个质点振动步调总是一致每经历一个周期，波向前传播一个波长。因此周期(频率)描述了波传播过程中的时间上的周期性。波的周期(频率)由波源决定，同一列波在不同介质中传播时周期(频率)保持不变．2.周期(频率)：1.波长：振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离三、波速三、波速1.公式：2.特点：①它反映振动在介质中传播的快慢程度.②波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同．③波在均匀介质中是匀速传播的。④当波从一种介质进入另一种介质时，周期(频率)保持不变．但波速的变化而导致波长的变化⑤适用于机械波，对其他形式的彼也成立．课堂练习1.一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T，t＝0时的波形如图所示。t＝T/4时(

)A．质点a速度方向沿y轴负方向B．质点b沿x轴正方向迁移了1mC．质点c的加速度为零D．质点d的位移为－5cmC2．下列选项为一列横波在某介质中传播时某一时刻的波形图，已知波的传播方向向右，能正确描述各质点继续振动时运动方向的是(

)

C3.如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x轴上有P、M、Q三点，从波传到x＝5m的M点时开始计时，已知t1＝0.7s时M点第二次出现波峰，求：(1)这列波传播的速度；(2)从t＝0时刻起到t2＝1s止，

质点Q(x＝9m)通过的路程。4.一根粗细均匀的绳子，右端固定，一人拿着左端的S点上下振动，产生一列向右传播的机械波，某时刻波形如图所示，则该波的(

)A．波速增大B．波速减小C．频率增大

D．频率减小

C5.如图是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知图中b位置的质点起振时间比a位置的质点晚0.5s，b和c之间的距离是5m，则此列波的波长和频率分别为

(

)A．5m,1Hz B．10m,2HzC．5m,2Hz D．10m,1HzA6．一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图所示，再经0.6s，N点开始振动，则该波的振幅A和频率f为(

)A．A＝1m，f＝5Hz

B．A＝0.5m，f＝5HzC．A＝1m，f＝2.5Hz D．A＝0.5m，f＝2.5HzD

7．(2020·全