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　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v＝λf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fλ重点探究重点探究一、用图像描述机械波[导学探究导学探究]　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　答案　照片上绳子的像类似正弦曲线.答案[知识深化知识深化]1.波的图像的作法波的图像的作法(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.简谐波简谐波(正弦波正弦波)(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　答案　b点　无关解解析析　　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　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解析析　　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.针针对对训训练练　　(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2 cmD.质点a再经过通过 的路程是4 cm，偏离平衡位置的位移是4 cm 解析图3√√答案√√二、振动图像和波的图像的比较[导学探究导学探究]　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？答答案案　　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[知识深化知识深化]　振动图像和波的图像的比较振动图像和波的图像的比较 振动图像波的图像研究对象一个振动质点沿波传播方向上的若干质点坐标横轴表示时间，纵轴表示质点的位移横轴表示波的传播方向上各质点的平衡位置，纵轴表示各质点偏离自平衡位置的位移研究内容一个质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图像物理意义图像表示某个质点在各个时刻的位移图像表示介质中各个质点在某一时刻的位移图像变化随时间延伸，图像形状不变，只是沿t轴延续随时间推移，图像整体沿波的传播方向平移图像显示的主要物理量振幅和周期振幅和波长例例2　(多选)一列简谐波在t＝0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4A.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答答案案　　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332 m/s，在水中约是1 450 m/s，在铁中约是4 900 m/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[知识深化知识深化]1.波长波长(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.周期周期(T)和频率和频率(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.波速波速(1)波速与频率、波长的关系为：v＝λf.(2)波速由介质性质决定，与波的频率、波长无关.例例3　(多选)一列简谐横波在t＝0时的波形图如图5所示.介质中x＝2 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y＝10 sin (5πt) cm.关于这列简谐波，下列说法正确的是A.周期为4 s B.振幅为20 cmC.传播方向沿x轴正向 D.传播速度为10 m/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=λf=波速由介质决定达标检测达标检测1.图6(a)为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝1.0 m处的质点，Q是平衡位置在x＝4.0 m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t＝0.10 s时，质点Q向y轴正方向 运动B.在t＝0.25 s时，质点P的加速度方向 与y轴正方向相同C.从t＝0.10 s到t＝0.25 s，该波沿x轴负方向传播了6 mD.从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点P通过的路程为30 cmE.质点Q简谐运动的表达式为y＝0.10 sin 10πt(国际单位制) 答案解析图6BCE12解析　解析　公式v＝λf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、D错；对同一列波，其频率由波源决定，与介质无关，故C正确.2.(多选)对于公式v＝λf的理解，正确的是 A.v＝λf适用于一切波B.由v＝λf知，机械波的频率f增大，则波速v也增大C.v、λ、f三个量中，对同一列机械波来说，在不同介质中传播时保持不 变的只有fD.由v＝λf知，波长是2 m的声音比波长是4 m的声音传播速度小2倍12√√答案解析√√。