波的描述 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

第三章机械波3.2波的描述情景引入

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。那么该用怎样的图像来描述波呢？我们以横波为例研究波的图像

我们可以用照相机把波的形状摄下来，波的图形由来各质点在某时刻的“集体照”

照片反映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。一、波的图像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O波的图象又叫波形图一、波的图像波的图象描述的是某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移情况。y/mx/mO（二）波的图象物理意义：（1）如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫正弦波，也叫简谐波。（2）波的周期性（3）波的双向传播性y/mx/mO介质中有正弦波传播时，介质的质点在做简谐运动如果只知道波沿x轴传播，则有可能沿x轴正向或x轴负向传播一、波的图像（三）波的图象特点：一、波的图像(四)由波的图象上可获得的信息：Ay

/mx

/m123456780B0.10AVa（1）该时刻沿波的传播方向上各个质点的位移和振幅；（2）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；波的传播方向质点的振动方向YXO波的传播方向上坡下坡上坡

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”。（1）上下坡法波的传播方向质点的振动方向（2）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一、波的图像(4)由波的图象上可获得的信息：Ay

/mx

/m123456780B0.10AVa（1）该时刻沿波的传播方向上各个质点的位移和振幅；（2）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；（3）可以画出另一时刻的波形图。【典例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？【典例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【典例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（）A（六）简谐运动的图象与简谐波的图象的相同点与不同点1、形状2、纵坐标1、研究对象2、横坐标表示3、读出的物理量Xt0YX01、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某一质点（不同时刻）一群质点（同一时刻）横轴表时间横轴表平衡位置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00.20.40.60.8

X/cmY/cm问题1：x=0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6cm这些质点的振动方向如何?问题2：在这些质点中位移总是相同的是哪些点?问题3：相邻的位移总是相同的质点间的水平距离相同吗？想一想：二、波长、频率和波速（1）定义: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，叫做波的波长。1.波长λ：

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。二、波长、频率和波速2、周期（T）、频率（f）(1)定义：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a.波的周期（或频率）应由波源决定，与传播波的介质无关。b.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。【典例4】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？波在时间上和空间上的周期性,造成了重复性,波动