3.1波的形成与描述（第2课时）

鲁科2019第1节

波的形成和描述高中物理选择性必修一第3章机械波第2课时质点的振动与波的传播波在介质中传播时，各质点都在平衡位置附近振动，而整个波形不断地向前传播。如何描述波的运动情况呢？一、波的图像

以质点的平衡位置为横坐标，以质点离开平衡位置的位移为纵坐标。yxO一、波的图像①波的图像能反映了介质中的各个质点在某一时刻的位移情况。表示波的传播方向②横波的图像与波的形状一致。一、波的图像③简谐波（1）波源做简谐运动时，在各个时刻波的图像是一条正弦（或余弦）曲线，这种波称为简谐波（2）简谐波是一种最基本、最简单的波。（3）复杂的波可视为由若干个简谐波合成一、波的图像请分析当前时刻各质点的振动方向。如果波向左传播，当前时刻质点的振动方向又是怎样？yxO点一点播动画振动方向与波传播方向的常用判断方法（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．振动方向与波传播方向的常用判断方法（2）迎背风坡法

将波的传播方向视为风的方向去，“迎风坡”处的质点向下振动；“背风坡”处的质点向上振动。yxO波的传播方向迎风坡背风坡迎风坡振动方向与波传播方向的常用判断方法（3）同侧法在波的图像上的某一点，沿水平方向画一个箭头表示波的传播方向，沿竖直方向画另一个箭头表示质点振动方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧。振动方向与波传播方向的常用判断方法（3）图象平移法将波形图沿传播方向进行微小平移来表示下一时刻的波形，由于质点不随波平移，则同一质点在下一时刻的位置在上方，则该时刻质点是向上振动，下一时刻位置在下侧则该时刻向下振动。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？习题演练讨论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习题演练振动图像与波的图像哪个是振动图像？哪个是波的图像？振动图像与波的图像的比较振动图像与波的图像的比较比较项目名称简谐运动的图像简谐波的图像不同点图像变化图像随时间延伸,原有部分图形不变整个波形沿波的传播方向平移,不同时刻波形可能不同一个完整图像所占横坐标的距离表示一个周期T表示一个波长λ物理意义一个质点相对于平衡位置的位移x随时间t的变化关系x轴上所有质点在某一时刻相对于平衡位置振动的位移运动情况质点做简谐运动,属非匀变速运动波在同一均匀介质中是匀速传播的,介质的质点做简谐运动比喻单人舞的录像抓拍的集体舞照片二、波的特征01波的周期与频率波传播过程，各质点的振动周期都等于波源的振动周期，这个周期就是波的周期，用T表示。介质中质点振动的频率就是波的频率，用f表示。二、波的特征02波长两个相邻的、相对平衡位置的位移和振动方向总是相同的质点间的距离，称为波长。用

λ

表示。波峰到相邻波峰波谷到相邻波谷密部中央到相邻密部中央疏部中央到相邻疏部中央二、波的特征03波速物理学中，将振动传播的距离与传播时间之比称为波速。经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于一个波长。或通常，机械波在介质中的波速是由介质本身的性质决定的。在不同的介质中，波速是不同的。不同介质传0°C时声波在几种介质中的波速停在水面上的两艘船相距24m。一列水波在湖面上传播开来，使船每分钟上下振动20次。当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有另一个波峰，如图3-14所示。若将水波视为横波，求这列水波的波长和波速。解由题意可知，甲、乙两船之间的距离等于1.5个波长解得这列水波的周期:由得水波的波速机械波的波长与波源的频率及波速有关。一般情况下，机械波在介质中的波速仅由介质决定。敲击频率为256Hz的音叉产生的声波，在空气中传播时波长为1.32m。若换成频率为2048Hz的音叉，波长变为多少？解声波在空气中的波速相同由得解得：图3-15(a)是一列简谐横波在t=2s时的图像，图3-15(b)是这列波中质点P的振动图像，求该波的传播速度和传播方向。分析由振动图像可知，在t=2s时质点P向上振动。结合波的图像可知，经短暂时间，质点P运动到P′位置，如图3-16所示。因简谐横波在传播时波形沿传播方向平移，此时的波形过点P′（图中蓝线）。比较波形变化，可判断该波沿

x轴负方向传播。由振动图象知T=2s波长λ=100cm=1m则讨论

由波的形成过程理解质点振动与波形传播之间的关系是解决问题的关键。图3-16中，若还知道该波沿

x轴负方向传播的距离，你能否确定该过程中质点P振动所经历的时间？如图3-17所示，一列简谐横波沿x

轴正方向传播，蓝线为t1=0时波的图像，红线为t2=0.01s时波的图像。已知周期T＞0.01s，请判断0.01s时质点P振动的方向，并求出波速。由波形图知t2时刻P向下振动由t1至t2时间内波向右传播1m引力波在爱因斯坦的广义相对论中，引力被认为是时空弯曲的一种效应。这种弯曲时空是由质量的存在而导致的。通常而言，在一个给定的体积内，