高中物理 选择性必修1 第三章 2 波的描述课件PPT
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这是一份高中物理 选择性必修1 第三章 2 波的描述课件PPT，共18页。
2 波的描述1.通过波的图像的建立,理解波的周期性和双向性。2.通过比较振动图像和波的图像,理解波的图像和振动图像的特点和意义。3.通过实例分析和练习,掌握波长、频率和波速的关系,并能应用该关系求解相关 问题。 1.波的图像的建立(1)建立坐标系:用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的① 平衡位置 ,纵坐 标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的② 位移 。(2)选取正方向: 选取质点振动的某一个方向为y轴正方向。(3)描点:把某一时刻各质点的位移画在坐标平面内。(4)连线:用一条平滑曲线把坐标平面内各点连接起来。2.正弦波:如果波的图像是正弦曲线,这样的波叫作正弦波,也叫③ 简谐波 。1.波长(λ)(1)定义:在波的传播方向上,振动④ 相位 总是相同的两个⑤ 相邻 质点间的距离,叫作波长,通常用λ表示。(2)特征: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⑥ 密部 或两个相邻⑦ 疏部 之间的距离等于波长。在波的图像 上,振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离为一个⑧ 波长 。(3)决定因素:波长由波源和⑨ 介质 共同决定,与温度有关。2.频率(f)(1)定义:在波动中,各个质点的振动周期或频率是⑩ 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。(2)决定因素:波的周期或频率由 波源 的周期或频率决定。(3)时空对应:在一个周期内,振动在介质中传播的距离等于一个 波长 。(4)频率和周期的关系:频率f与周期T互为 倒数 ,即f= 。3.波速(v)(1)定义:波速是指机械波在介质中 传播 的速度。(2)公式: v= 或 v=λf 。(3)决定因素: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,波速不同。另外,声速还与 温度 有关。1.振动图像的形状不随时间变化,而波的图像的形状随时间变化。 ( √ )2.横波可以画出波的图像,纵波无法画出波的图像。 ( ✕ )3.由v=λf可知,波长为4 m的声波的传播速度是波长为2 m的声波的传播速度的2 倍。 ( ✕ )4.在波的传播过程中,介质中质点的振动速度等于波的传播速度。 ( ✕ )提示:质点的振动是在平衡位置两侧的变速运动,速度随时间按正弦规律变化;而波 的传播速度反映了振动这种运动形式在介质中传播的快慢,波在均匀介质中匀速 传播。5.振动图像的图线实质是某一时刻各个质点所经过的路径形状,波的图像的图线实 质是某一时刻各个质点的连线形状。 ( ✕ )提示:振动图像表示介质中某一个质点在各个时刻的位移,并不是质点所经过的路 径形状,比如水平弹簧振子振动时的路径为直线,其振动图像却为正弦曲线。6.已知声波在钢轨中传播的速度远大于在空气中传播的速度,则当声音由钢轨传到 空气中时,频率不变,波长变短。 ( √ )提示:当声波由钢轨传到空气中时,频率不变,波速变小,由v=λf可知,波长变短。 情境 “白毛如雪、展翅翱翔、雍容高贵、洁白美丽、娴静优雅、天生丽质、婀 娜翩跹、…”,这些美好的词语都可以用在天鹅的身上,天鹅不仅高雅美丽,还擅长 跳舞!摄影爱好者时而用摄像机记录下天鹅独舞的优美片段(图甲为录像中的某个 画面),时而又用照相机抓拍天鹅群舞的惊艳瞬间(图乙)。 问题1.请结合图甲、图乙分析录像和照相记录天鹅舞姿的区别(写出两点即可)。提示:录像记录天鹅的舞姿是动态的,而照相记录天鹅的舞姿是静态的;录像能够体 现出一只天鹅在某段时间内的连续舞姿,而照相能够体现出多只天鹅在某个时刻 的瞬间舞姿。2.若将振动图像比喻成天鹅独舞的录像,那么波的图像可以用天鹅做怎样的比喻呢 (结合上述情境)?提示:可将波的图像比喻成抓拍天鹅群舞的照片。3.振动图像和波的图像均可描述质点离开平衡位置的位移,请尝试说明二者有何不 同之处。提示:振动图像描述的是介质中“某一质点”在“各个时刻”离开平衡位置的位 移,而波的图像描述的是介质中的“各个质点”在“某一时刻”离开平衡位置的 位移。4.若已知波形图和波的传播方向,便可以确定质点的振动方向;若已知质点的振动 方向和波的图像,便可以确定波的传播方向。在分析和解答这类问题时,若是已知 波形图,需要关注波形图的哪方面问题?若是已知振动图像,需要关注振动图像的哪 方面问题?提示:若是已知波形图,要看清楚是哪一时刻的波形图;若是已知振动图像,要明确 是哪一个质点的振动图像。 振动图像与波的图像的比较续表 带动法在质点P附近靠近波源一方另找一点P‘,若P’在P上方,则P向上运动,若P'在P下方,则 P向下运动,如图所示。 微平移法作出经微小时间Δt 后的波形曲线,就知道了各质点经过Δt时间到达的位置和运动方向。 上下坡法沿波的传播方向看,“上坡”的质点向y轴负方向运动,“下坡”的质点向y轴正方 向运动,简称“上坡下,下坡上”,如图所示。 同侧法在波的图像上的某一点,沿x轴方向画个箭头表示波的传播方向,并设想在同一点沿 纵轴方向画出一个箭头表示质点的振动方向,那么这两个箭头总是在曲线的同侧, 如图所示。 导致波动问题多解性的原因波在传播过程中时间上的周期性、空间上的周期性以及传播方向上的双向性是导 致“波动问题多解性”的主要原因。若题目加设一定的条件,可使无限系列解转 化为有限解或唯一解。 波动问题多解举例(1)波的传播方向不确定,必有两种可能解。(2)波形移动的距离x与波长λ的关系不确定,必有系列解,若x与λ有一定的约束关系, 可使系列解转化为有限解或唯一解。(3)波形变化的时间Δt与周期T的关系不确定,必有系列解;若Δt与T有一定的约束关 系,可使系列解转化为有限解或唯一解。(4)两质点间的波形不确定形成多解。例如一列简谐横波沿水平方向向右传 播,M、N为介质中相距Δx的两质点,M在左,N在右,t时刻,M、N两质点正好经过平衡 位置,而且M、N之间只有一个波峰,经过Δt时间,N质点恰好第一次处在波峰位置,求这列波的波速。波形可能如图所示:对应的波速如下: A.v= B.v= C.v= D.v=
