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    物理选择性必修 第一册2 波的描述教课ppt课件

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    这是一份物理选择性必修 第一册2 波的描述教课ppt课件,共39页。PPT课件主要包含了内容索引,学习目标,思维导图,课前篇自主预习,课堂篇探究学习等内容,欢迎下载使用。

    1.理解波长、频率和波速的关系,理解波的图像的意义(物理观念)2.能够由波的图像判断传播方向与质点振动方向的关系,能由有关信息画出波的图像(科学思维)
    [自主阅读]一、波的图像1.波的图像的获得方法(1)用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置,纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。(2)把平衡时位于x1,x2,x3,…的质点的位移y1,y2,y3,…画在Oxy坐标平面内,得到一系列坐标为(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),…的点,这些点的集合就是这一时刻波的图像。波的图像有时也称波形图。
    2.简谐波的图像(1)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。(2)介质中有正弦波传播时,介质的质点在做简谐运动。3.波的图像与振动图像的意义(1)波形图表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移。我们可以形象地说:波的图像是“照相式”的。(2)振动图像表示介质中“某一质点”在“各个时刻”的位移。我们可以形象地说:振动图像是“录像式”的。
    二、波长、频率和波速1.波长(1)在波的传播方向上,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离,叫作波长。(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。(3)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。2.波的周期和频率在波动中,各个质点的振动周期或频率是相同的,它们都等于波源的振动周期或频率,这个周期或频率也叫作波的周期或频率。
    3.波长与周期的关系经过一个周期,振动在介质中传播的距离等于一个波长。4.波速及其特点(1)定义:波速是指波在介质中传播的速度。(2)特点:机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定,在不同的介质中,波速是不同的。5.波长、周期(频率)和波速之间的关系
    [自我检测]1.正误判断(1)同一波形上各质点的振幅相等。(  )答案 √(2)波的图像表示各个时刻各个质点的位移。(  )解析 波的图像表示某一时刻各个质点的位移。答案 ×(3)质点做简谐运动时,在介质中形成的波形为正弦曲线。(  )答案 √
    (4)横波中相邻两个波峰之间的距离,纵波中密部中央和疏部中央之间的距离都是一个波长。(  )解析 波长是相邻的两个振动情况始终完全相同的质点之间的距离,横波是相邻两个波峰(或波谷)之间的距离,纵波是相邻的两个密部中央(或疏部中央)之间的距离。答案 ×(5)波在同一种均匀介质中匀速传播,波由一种介质进入另一种介质,频率、波速和波长都要改变。(  )解析 波在同一种均匀介质中匀速传播,波由一种介质进入另一种介质,频率不变,但波速和波长都要改变。答案 ×
    2.(多选)如图所示为一列向右传播的简谐横波在某个时刻的波形,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
    解析 由波形知,质点b在平衡位置,所以其位移此时为零,故A正确;波向右传播,波源在左侧,在质点b的左侧选一参考点b',b'在b上方,质点b此时向+y方向运动,故B错误;简谐波在传播过程中,介质中各质点的振幅相同,所以质点d的振幅是2 cm,故C正确;再过 的时间,质点a将运动到负向最大位移处,路程是4 cm,故D正确。答案 ACD
    3.(多选)关于波的周期下列说法中正确的是(  )A.质点的振动周期就是波的周期B.波的周期是由波源驱动力的周期决定的C.波的周期与形成波的介质的密度有关D.波的周期与形成波的介质的密度无关解析 波的周期是由质点振动的周期决定的,故A选项正确;波的周期等于波源驱动力的周期,与介质无关,故B、D选项正确,C选项错误。答案 ABD
    [情境探究]机械波是机械振动在介质里的传播过程,从波源开始,随着波的传播,介质中的大量质点先后开始振动起来。虽然这些质点都在平衡位置附近重复波源的振动,但由于它们振动步调不一致,所以在某一时刻介质中各质点对平衡位置的位移各不相同。
    (1)在平面直角坐标系中,要画出波的图像,横、纵坐标应分别表示什么物理量?(2)波的图像表示了怎样的物理意义?
    要点提示 (1)横坐标表示在波的传播方向上各质点的平衡位置,纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。(2)波的图像表示介质中各质点在某一时刻偏离平衡位置的位移的空间分布情况。
    [知识归纳]1.波的图像的理解(1)波的图像是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”。可以将波的图像比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”。(2)简谐波的图像是正弦曲线,是最简单的一种波,各个质点振动的振幅、周期都相等。
    2.图像的信息如图所示,知道一列波在某时刻的波形,能从这列波的波形中了解到波的传播情况主要有以下几点:(1)直接看出在该时刻沿传播方向上各质点的位移,即图线上各点的纵坐标。图中的M点的位移是2 cm。
    (2)直接看出各质点的振幅A,波的图线上纵坐标最大值的绝对值,图中A=4 cm。(3)判断各质点在该时刻的回复力方向和加速度方向,与位移方向相反。(4)若已知波的传播方向,可确定各质点在该时刻的振动方向、速度大小的变化趋势等。反之亦然。
    3.判断质点振动方向或波传播方向的方法(1)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(如图甲所示)。
    (2)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”(如图乙所示)。(3)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(如图丙所示)。(4)微平移法:如图丁所示,实线为t时刻的波形,作出微小时间 后的波形如虚线所示。由图可知t时刻的质点由P1(或P2)位置经Δt后运动到P1'(或P2')处,这样就可以判断质点的振动方向了。
    [典例剖析]例题1右图是一列横波在某一时刻的波形,波沿x轴正方向传播。(1)该时刻质点A的振动方向向    ,质点C的振动方向向    ,质点D的振动方向向     。 (2)再经过 T,质点A通过的路程是     cm,质点C的位移是     cm。 
    解析 (1)由于波沿x轴正方向传播,质点A在“下坡区”,所以它向上运动;质点C、质点D均在“上坡区”,所以质点C、D都向下运动。(2)再经过 T,质点A又回到平衡位置,所以质点A通过的路程为4 cm;质点C也回到平衡位置,其位移为0。答案 (1)上 下 下 (2)4 0要点笔记 对于做简谐运动的质点,一般所说的位移都是相对平衡位置而言的,与起点在何处无关,这一点与运动学中的位移有所不同。
    变式训练1下列选项为一列横波在某介质中传播的某一时刻的波形图,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(  )
    解析 处在位移最大处的质点一定向平衡位置运动,因此,A、D两项错误,利用上下坡法或其他合适的方法可判断C项正确,B项错误。答案 C
    [情境探究]机械波传播过程中,波速就是质点的振动速度吗?要点提示 不是。波速与振动速度是两个不同的概念。
    [知识归纳]1.波长的确定(1)根据定义确定①在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离等于一个波长。②波在一个周期内传播的距离等于一个波长。(2)根据波的图像确定在波的图像上,两个相邻波峰(或波谷)间的距离为一个波长。(3)根据公式λ=vT来确定。
    2.波长、波速和频率(周期)的决定因素(1)周期和频率:只取决于波源,波的周期和频率总是等于波源的周期和频率。当波从一种介质进入另一种介质时,波的周期和频率不变。(2)波速:决定于介质的物理性质,在同一种均匀介质中,波沿直线匀速传播。波在不同的介质中传播时波速一般不同。(3)波长λ、波速v、周期T的关系:v=λf= ,即波长由波源和介质共同决定,也可以说成是波长由周期和波速共同决定。要点笔记 每隔一个波长距离,波形就重复出现,每隔一个周期,波形恢复原来的形状,这就是波的“空间周期性”和“时间周期性”。
    [典例剖析]例题2(2021湖北高二期末)一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示。已知图中的质点b比质点a晚0.5 s起振,质点b和质点c平衡位置之间的距离为 5 m,则该波的波速为(  )A.2 m/sB.3 m/sC.4 m/sD.5 m/s
    解析 b和c之间的距离是5 m,则波长为λ=5 m,b、a两点振动相差半个周期,质点b的起振时刻比质点a延迟了0.5 s,则周期为T=2×0.5 s=1 s,则波速为答案 D
    要点笔记 在理解波长的概念时,要注意不可把“在波动中,振动相位总是相同的质点”“在波动中某一时刻位移相等的质点”与“在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点”混为一谈,另外,还要注意“相邻”二字,不要把波长的概念理解为“在振动中位移总是相同的质点间的距离”。
    变式训练2(多选)关于波长,下列说法正确的是(  )A.在一个周期内振动在介质中传播的距离等于波长B.在一个周期内某个质点所走过的路程等于波长C.在波的传播方向上位移始终相同的相邻两质点间的距离等于波长D.在波的传播方向上振动速度始终相同的相邻两质点间的距离等于波长解析 在波动中,对平衡位置的位移总是相同的两个相邻质点间的距离等于波长,在一个周期内,振动在介质中的传播距离等于一个波长,故选项A、C正确;在波传播过程中,质点只是上下振动,并不随波迁移,故选项B错误;在波的传播方向上振动速度始终相同的相邻两质点间的距离等于波长,故选项D正确。答案 ACD
    1.(多选)关于波长的下列说法正确的是(  )A.机械振动在一个周期内传播的距离等于一个波长B.在波形上位移相同的相邻两质点之间的距离等于一个波长C.在波形上速度最大且相同的相邻两质点间的距离等于一个波长D.在波形上振动情况总是相同的两点间的距离等于一个波长
    解析 机械振动的质点在一个周期内向远处传播一个完整的波形,故选项A正确;由波形可见,在一个完整波形上,位移相同的相邻质点之间的距离不一定等于一个波长,故选项B错误;速度最大且相同的质点,在波形上是在平衡位置上,如果相邻,那么正好是一个完整波形的两个端点,所以选项C正确;振动情况总是相同的两点间的距离是波长λ的整数倍,故选项D错误。答案 AC
    2.(2021广西钦州第四中学高二月考)一列声波在第一种均匀介质中的波长为λ1,在第二种均匀介质中的波长为λ2,若λ1=2λ2,则该声波在两种介质中的频率之比和波速之比分别为(  )A.2∶1,1∶1B.1∶2,1∶4C.1∶1,2∶1D.1∶1,1∶2解析 波在两种介质中传播时频率不变,即频率之比为1∶1;根据v=λf,可知,波速之比为2∶1。答案 C
    3.(2021陕西高二期末)某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s。下列说法正确的是(  )A.该水面波的频率为6 HzB.该水面波的波长为3 mC.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时能量不会传递出去D.若水面波的频率增大,则水面波会将该同学推向岸边
    解析 由从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s,可知振动的周期 ,故A错误;该水面波的波长为λ=vT=3 m,故B正确;参与振动的质点只是在自己的平衡位置附近做往复运动,并不会“随波逐流”,则即使水面波的频率增大,也不会将该同学推向岸边,但振动的能量却会不断传播,故C、D错误。答案 B
    4.一列横波沿x轴正方向传播,某时刻的波形如图所示,坐标为(3,0)的质点经过 T后的坐标是(  )A.(3,2)B.(4,2)C.(4,-2)D.(3,0)解析 由题意可知,波沿x轴正方向传播,则质点(3,0)的振动方向沿y轴正方向,经过 T后到达正方向最大位移,即坐标为(3,2)。答案 A
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