《【物理】波的描述 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【物理】波的描述 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、3.2 波的描述（一）前面一章里，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？今天要解决的问题是：今天要解决的问题是：1 1、波用什么图像来描述？、波用什么图像来描述？2 2、波的图像如何绘制又、波的图像如何绘制又有什么特点有什么特点？3 3、波长、波速和频率的概念是什么？、波长、波速和频率的概念是什么？4 4、波长、波速和频率的关系及计算？、波长、波速和频率的关系及计算？一、波的图像1 1波的图象的作法波的图象的作法(1)(1)建立直角坐标
2、系：用横坐标建立直角坐标系：用横坐标x x表示在波的传播方向上各表示在波的传播方向上各质点的质点的 ，纵坐标，纵坐标y y表示某一时刻各质点偏离表示某一时刻各质点偏离 (2)(2)正方向的选正方向的选取：选取质点振动的某一个方向为取：选取质点振动的某一个方向为y y轴正方向，轴正方向，x x轴一般取向右为正方向轴一般取向右为正方向(3)(3)描点：把描点：把 所有质点的位移画在直角坐标系里所有质点的位移画在直角坐标系里(4)(4)连线：用一条连线：用一条平滑的曲线将各点连接起来就是这个时刻的波的平滑的曲线将各点连接起来就是这个时刻的波的 2.2.正弦波正弦波(简谐波简谐波)(1)(1)如果波的
3、图像是正弦曲线，这样的波叫作如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫作 ，也叫，也叫 。(2)(2)简简谐波中各质点的振动都是谐波中各质点的振动都是 运动运动3 3、物理意义物理意义：波的图象表示介质中：波的图象表示介质中 在在 时刻时刻偏离平衡位置的位移偏离平衡位置的位移的空间分布情况。的空间分布情况。例例1 1、关于波的图象的物理意义，下列说法正、关于波的图象的物理意义，下列说法正确的是（确的是（）A A表示某一时刻某一质点表示某一时刻某一质点的位移的位移 B B表示各个时刻某一质点的位移表示各个时刻某一质点的位移 C C表示某一时刻各个质点的位移表示某一时刻各个质点的位移 D D表示各个时刻各
4、个质点的位移表示各个时刻各个质点的位移C CACAC二、波长、波速和频率的关系波在空间的周期性怎样描述呢？波在空间的周期性怎样描述呢？1.1.波长波长(1)(1)定义：在波动中，振动定义：在波动中，振动 的两的两个个 质点间的距离叫做波长，用质点间的距离叫做波长，用 表表示，如图所示：示，如图所示：【注意】根据波长的定义可知，在波的传播方向上，相距为波长整数倍【注意】根据波长的定义可知，在波的传播方向上，相距为波长整数倍的质点，振动情况完全的质点，振动情况完全 ，即，即振动位移及速度总是相同振动位移及速度总是相同的这些点的这些点叫做叫做同相点同相点，相距半波长奇数倍的质点振动情况完全，相距半波
5、长奇数倍的质点振动情况完全 ，这些点，这些点称为反相点称为反相点.如图所示，如图所示，O O、B B、D D等质点的振动情况完全等质点的振动情况完全 ，而，而O O与与A A、O O与与C C、A A与与B B等振动情况完全。等振动情况完全。(2(2)意义：意义：波长是描述波的“空间重复性”的物理量.观察波的图象会发现，在某一时刻的波的图象中.每隔一定距离，波就重复出现，这就是波的“空间周期性”。波在空间的周期性用波长描述，波对时间的周期性怎样描述?2.周期和频率周期和频率 (1)(1)定义：在波动中，各个质点的振动周期或频率是相同的，它们定义：在波动中，各个质点的振动周期或频率是相同的，它们
6、都等于都等于 的振动周期或频率，这个周期或频率也叫作波的周期或的振动周期或频率，这个周期或频率也叫作波的周期或频率。频率。（2 2）决定因素：波的周期（或频率）由）决定因素：波的周期（或频率）由 决定，与介质无关。决定，与介质无关。（3 3）周期和频率的关系）周期和频率的关系T=T=。（4 4）物理意义：波的频率）物理意义：波的频率（或周期）是描述波的（或周期）是描述波的“时间周期性时间周期性”的物理量。的物理量。（5 5）时空关系：在一个周期的时间内振动在介质中传播的距离等于）时空关系：在一个周期的时间内振动在介质中传播的距离等于 。3、波速（1 1）定义：波在介质中定义：波在介质中 跟跟
7、的比值叫作波速，即的比值叫作波速，即V=V=。（2 2）对波速的理解：对波速的理解：波速描述的是振动这种运动形式向外传播的波速描述的是振动这种运动形式向外传播的 程度，而不是质点程度，而不是质点向外迁移的速度，质点向外迁移的速度，质点 (填填“不不”或或“是是”）随波迁移的）随波迁移的.波速波速也也 （填（填“不是不是”或或“是是”）质点振动的速度）质点振动的速度.质点的振动是一种变质点的振动是一种变加速运动，符合正弦规律，而波在同一种介质中的传播速度是加速运动，符合正弦规律，而波在同一种介质中的传播速度是 .波速的大小只与波速的大小只与 有关，与频率无关有关，与频率无关.（3 3）由波的形成
8、过程可知，在一个周期的时间内，振动在介质中传播）由波的形成过程可知，在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于的距离等于 ，因而可以得到波长，因而可以得到波长、频率、频率f f(或周期或周期T T)和波速和波速v,v,三者的关系为：三者的关系为：v=v=或或v=v=。例题例题3 3一列沿着一列沿着x x轴负方向传播的简谐横波，在轴负方向传播的简谐横波，在t=0t=0时刻的波形如图甲所时刻的波形如图甲所示，图甲中某质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（示，图甲中某质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（）A A图乙表示质点图乙表示质点L L的振动图像的振动图像 B B该波的波速为该
9、波的波速为0.5m/s0.5m/sC Ct=8st=8s时质点时质点M M的位移为的位移为0 0 D D在在4s4s内内K K质点所经过的路程为质点所经过的路程为3.2 m3.2 mBD波的描述波的描述波的图像波的图像对象：对象：大量质点大量质点波长、波长、频率和频率和波速波速意义：意义：同一时刻不同质点的位移同一时刻不同质点的位移波长波长：振动相位相同的两个相邻质点间：振动相位相同的两个相邻质点间 的距离，用符号的距离，用符号表示。表示。波速波速v：由介质性质决定，和波源无关：由介质性质决定，和波源无关.频率频率f：和质点振动频率相同，由波源决定。：和质点振动频率相同，由波源决定。图形：图形
10、：xyO简谐波：波形图是正弦曲线的波叫简谐波，简谐波：波形图是正弦曲线的波叫简谐波，每个质点做简谐振动每个质点做简谐振动公式：公式：v=f课堂小结学以致用1 1、（多选）关于波的周期，下列说法正确的是（多选）关于波的周期，下列说法正确的是（）A A质点的振动周期就是波源的周期质点的振动周期就是波源的周期 B B波的周期是由波源驱动力的周期决定的波的周期是由波源驱动力的周期决定的 C C波的周期与形成波的介质的密度有关波的周期与形成波的介质的密度有关 D D经历整数个周期波形图重复出现，波峰向前移动了一段距离经历整数个周期波形图重复出现，波峰向前移动了一段距离ABDABD2 2、平静湖面有一列水
11、面波平静湖面有一列水面波(横波横波)，在波的传播方向上有，在波的传播方向上有相距相距3 m3 m的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下振动每分钟都上下振动3030次，甲在波谷时，乙在波峰，且两次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰。则这列水面波木块之间有一个波峰。则这列水面波()A.A.频率是频率是30 Hz 30 Hz B.B.波长是波长是3 m 3 m C.C.波速是波速是1 m/s 1 m/s D.D.周期是周期是0.1 s0.1 sC C3 3、如图所示为一列沿如图所示为一列沿x x方向传播的简谐横波在方向传播的简谐横
12、波在t t0 0时刻时刻的波形图的波形图.M.M的坐标分别为的坐标分别为(2,0)2,0)，已知，已知t t0.5 s0.5 s时，时，M M点点第二次出现波峰第二次出现波峰.这列波的传播速度多大？这列波的传播速度多大？20m/s20m/s4 4、一列简谐横波沿一列简谐横波沿x x轴正方向传播，传到轴正方向传播，传到M M点时波形如图所点时波形如图所示，再经示，再经0.6 s0.6 s，N N点开始振动，则该波的振幅点开始振动，则该波的振幅A A和频率和频率f f为为()AA1 m，f5 Hz BA0.5 m，f5 HzCA0.5 m，f2.5 Hz DA1 m，f2.5 HzC C5 5、一列沿一列沿x x轴正方向传播的横波在某一时刻的波形图如轴正方向传播的横波在某一时刻的波形图如 图所示，已知波的传播速度是图所示，已知波的传播速度是16 m/s16 m/s。(1)(1)求这列波中质点振动的振幅求这列波中质点振动的振幅(2)(2)画出再经过画出再经过0.125 s0.125 s时的波形图时的波形图