高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 波的描述导学案及答案

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 波的描述导学案及答案，共15页。
一、波的图像
1．波的图像的画法
(1)建立坐标系，描点
用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的________________，纵坐标y表示某一时刻各质点___________________________。得到一系列坐标为(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，…的点。
(2)连线
用一条________的曲线把各点连接起来就是这一时刻_________________________，有时也称_____________________________________。
2．简谐波(正弦波)
(1)如果波的图像是__________________，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波。
(2)简谐波中各质点的振动是__________，各质点振动的振幅均________。
3．波形图与振动图像
(1)简谐波的波形图与质点的振动图像都是________________。
(2)波形图表示介质中的“各个质点”在“________________”的位移。
(3)振动图像表示介质中“某一质点”在“________________”的位移。
如图所示，观察甲、乙两个图像可知：
(1)________图为波的图像；________图为振动图像。(均选填“甲”或“乙”)
(2)甲图中M、P、Q三个点坐标的意义分别是什么？其中P点的振幅是多少？
(3)乙图中M′、P′、Q′三个点坐标的意义分别是什么？
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例1 如图所示是一列向右传播的简谐横波某一时刻的波的图像。对于图中A、B、C、D、E、F、G、H、I九个质点，下列说法中正确的是( )
A．A、C、E、F、H具有相同的位移
B．A、C速度相同，H、F速度方向相反
C．B、I振幅相同
D．aC>aB
针对训练 (2022·江苏盐城市高二期中)一列简谐横波沿x轴负方向传播，图(a)是t＝1 s时的波形图，图(b)是波中某质点振动位移随时间变化的振动图线(两图用同一时间作为起点)。则图(b)可能是图(a)中哪个质点的振动图线( )
A．x＝0处的质点 B．x＝1 m处的质点
C．x＝2 m处的质点 D．x＝3 m处的质点
1．某一时刻简谐波中各个质点的位移可能不同，但各个质点的振幅是相同的。
2．简谐波中的所有质点都做简谐运动，它们的周期均相同。
二、波长、频率和波速
1．波长λ
(1)定义：在波的传播方向上，振动相位总是________的两个________质点间的距离。
(2)特征
①在横波中，两个相邻________或两个相邻________之间的距离等于波长。
②在纵波中，两个相邻________或两个相邻________之间的距离等于波长。
2．周期T、频率f
(1)周期(频率)：在波动中，各个质点的__________________________叫作波的周期(或频率)。
(2)周期T和频率f的关系：f＝________。
(3)决定因素：由________决定。
(4)波长与周期的关系：经过一个周期T，振动在介质中传播的距离等于________________。
3．波速
(1)定义：机械波在________中的传播速度。
(2)决定因素：由________本身的性质决定，在不同的介质中，波速是________(选填“相同”或“不同”)的。
(3)波长、周期、频率和波速的关系：v＝eq \f(λ,T)＝________。
1．如图所示为某一波形图，介质中A、B两质点平衡位置之间的距离为5 m，波源完成一次全振动的时间为2 s。
(1)该波的波长为________ m，波的周期为________ s。
(2)波的波速为________。
(3)若该时刻此波刚好传播到B点，试画出经过2 s时的波形图。
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2．声波由空气传入水中，波的频率和波长怎样变化？
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波长的三种确定方法
(1)定义法：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。
注意：两个关键词：“振动相位总是相同”、“两个相邻质点”。“振动相位总是相同”的两质点，在波的图像上振动位移总是相同，振动速度总是相同。
(2)图像法
①在波的图像上，无论从什么位置开始，一个完整的正(余)弦曲线对应的水平距离为一个波长。
②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波长。
(3)公式法：根据公式λ＝vT来确定。
例2 (2022·江苏省镇江第一中学期末)有一列简谐横波沿x轴正方向传播，波源位于原点O，A、B分别是x轴上坐标为5 m和9 m 的两个质点。在t＝0时刻波刚好传到A点，此时波形图如图所示，在t1＝0.3 s时刻A质点刚好第1次出现波峰，求：
(1)这列波的周期和传播速度大小；
(2)从t＝0时刻开始计时，B点第2次出现波峰的时刻和这段时间内B点的路程。
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例3 (2022·江苏苏州高二期末)在均匀介质绳中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点的距离均为1 m，如图(a)所示，一列简谐横波沿该直线向右传播，t＝0时刚到达质点1，质点1开始向下运动，6 s后第一次出现如图(b)所示的波形。对于该列波下列说法正确的是( )
A．周期T＝6 s B．波长λ＝9 m
C．波速v＝2 m/s D．频率f＝0.5 Hz
三、质点振动方向与波传播方向的关系
1．带动法：后面质点依次重复前面质点的振动。
2．同侧法：在水平传播的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，如图所示
3．上下坡法：如图所示，沿波的传播方向，“上坡”的质点向下振动，如D、E、F；“下坡”的质点向上振动，如A、B、C。
4．微平移法：如图所示，实线为t时刻的波形图，作出微小时间Δt(ΔtaB
答案 C
解析 在波的图像中，纵坐标y表示各质点偏离平衡位置的位移，故A错误；A、C速度方向相反，H、F速度方向相同，故B错误；在简谐波中各质点都做简谐运动，振幅都等于波源的振幅，故C正确；质点所受回复力的大小与位移的大小成正比，因而加速度的大小与位移的大小成正比，则aC