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人教版 (2019)选择性必修 第一册2 波的描述课文内容课件ppt
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这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册2 波的描述课文内容课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了目标体系构建，课前预习反馈，波的图像的画法，波的图像，正弦曲线，简谐波，频率和波速，振动相位，传播的距离，ABD等内容，欢迎下载使用。
1．理解波的图像的意义。2．会区别振动图像和波动图像。3．知道什么是波长、频率和波速。4．掌握波长、频率和波速的关系。5．了解决定波长、频率和波速的因素。
2．简谐波如果波的图像是_______________，这样的波叫作正弦波，也叫____________。
『判一判』(1)波的图像也称为波形图，简称波形。( )(2)波的图像表示某一质点在各个不同时刻的位移。( )(3)只有横波才能画出波的图像。( )(4)波的图像表示波中各质点在某一时刻的位移。( )
1.波长(λ)(1)定义在波的传播方向上，_______________总是相同的两个_________质点间的距离。(2)特征①在横波中，两个_________的波峰(或波谷)间的距离等于波长。在纵波中，两个_________的密部(或疏部)间的距离等于波长。②经过一个周期，振动在介质中__________________等于波长。
2．波的周期(T)和频率(f)(1)波的周期和频率在波动中，各个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，这个周期或频率也叫作______的周期或频率，分别用______和______表示。(2)决定因素波的周期或频率由_________的周期或频率决定。
3．波速(v)(1)定义波速是指机械波在介质中_________的速度。(2)计算式v＝__________。此式不仅适用于机械波，也适用于后面要学习的电磁波。(3)决定因素①机械波在介质中的传播速度由_________的性质决定，与波长和频率_________。②在不同的介质中，波速不同，波速还与_________有关。
『选一选』(多选)三条在同一水平面上相互平行的弹性绳，在左端同一地点同时开始振动，经过一定时间后出现如图所示的情况，MN是距起始点相同距离的一条界线，则( )A．B波的波长最大B．A波的振动频率最大C．A、B、C三列波的传播速度相等D．C与A、B的材料一定不同
解析：由图可知，B波的波长最大，A、B的传播速度相等，C波的传播速度最小，由于机械波的传播速度由介质决定，所以C与A、B的材料一定不同；在相同时间内，A波的波源做全振动的次数最多，因此A波的振动频率最大。故选ABD。
『想一想』有人认为：“由公式v＝λf知，波的频率越高，波速越大。”这种说法正确吗？答案：不正确。解析：机械波的传播速度只与介质本身的性质和温度有关，与波的频率无关。
要点提炼1.质点运动的“定格”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的“集体照”。2．图像形式简谐波的图像是正(余)弦曲线，是最简单的一种波，各个质点振动的振幅都相等。
3．波的图像的周期性质点的振动位移做周期性变化，则波的图像也做周期性变化。经过一个周期，波的图像复原一次。4．波的传播方向的双向性如果只知道波沿x轴传播，则有可能沿x轴正向传播，也有可能沿x轴负向传播，具有双向性。
5．由波的图像可获得的信息(1)从波的图像上可直接读出介质质点振动的振幅。(2)可确定任一质点在该时刻的位移的大小和方向。(3)根据加速度方向与位移方向的关系，可确定任一质点在该时刻的加速度方向。(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(速度方向)，速度大小的变化趋势等，反之亦然。(5)波长。
典例剖析1.(多选)如图所示，画出了一列向x轴正方向传播的横波在某个时刻的波形图像，由图像可知( )思路引导：①理解波的图像的物理意义；②掌握已知某一时刻波的图像，确定质点运动方向的方法。
振动图像与波动图像比较
要点提炼振动图像与波的图像的比较简谐波的图像和简谐运动图像的区别首先是横轴表示的物理量不同，波的图像横轴表示各介质质点的平衡位置，而振动图像横轴表示时间。另外，图像的意义、隐含信息等方面也不相同，具体比较如下：
(1)波的图像与振动图像外形上很相似，辨别它们时要看图像的横坐标是时间t还是位置x。(2)简谐波中的所有质点都做简谐运动，它们的振幅、周期均相同。
A．a处质点的振动图像B．b处质点的振动图像C．c处质点的振动图像D．d处质点的振动图像
一列简谐横波某时刻的波形如图甲所示。由该时刻开始计时，质点L的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是( )A．该横波沿x轴负方向传播B．质点N该时刻向y轴负方向运动C．质点L经过半个周期将沿x轴正方向移动到N点D．该时刻质点K与M的速度、加速度都相同
解析：由题图乙，开始计时时刻，即0时刻质点L向上振动，再结合图甲，可知该横波沿x轴正方向传播，A错误；由该横波沿x轴正方向传播，从图甲可看出，质点N该时刻向y轴负方向运动，B正确；波传播时，质点不随波迁移，C错误；该时刻质点K与M的速度为零，加速度大小相等，但方向相反，D错误。
对波长、频率、波速的理解
要点提炼1.对波长的理解(1)关于波长的定义“相邻的”和“位移总是相等”是波长定义的关键，二者缺一不可。(2)关于波长与周期质点完成一次全振动，波向前传播一个波长，即波在一个周期内向前传播一个波长。
(3)波的空间周期性①相隔距离为一个波长的整数倍的两质点，振动情况完全相同，即离开平衡位置的位移“总是”相等，振动速度大小和方向也“总是”相同，因而波长显示了波的空间周期性。②相隔距离为半波长的奇数倍的两质点的振动情况完全相反，即在任何时刻它们的位移大小相等、方向相反，速度也是大小相等、方向相反，会同时一个在波峰、一个在波谷或同时从相反方向经过平衡位置。
(4)寻找波长的简易方法在横波中，两个相邻波峰(或两个相邻波谷)之间的距离等于波长，如图(a)所示；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，如图(b)所示。
2．对波速的理解(1)波速的实质波的传播速度即波形的平移速度。
(3)波长、频率、波速的决定因素①周期和频率：只取决于波源，波的周期和频率就是指波源的周期和频率，与v、λ无任何关系。②速度v：决定于介质的物理性质，同一种均匀介质，物理性质相同，波在其中传播的速度恒定。
(1)我们听到的种类繁多的声音有高低和强弱之分，声调的高低由声波的频率决定，即取决于不同发声体的振动频率。声音的强弱由声波的能量决定，体现为介质中质点振动的强弱。各种声音在空气中传播速度约为340 m/s。(2)波从一种介质进入另外一种介质，波源没变，波的频率不会发生变化；介质的变化导致了波速和波长的改变。
典例剖析3．图甲是一列简谐横波传播到x＝5 m的M点时的波形图，图乙是质点N(x＝3 m)从此时刻开始计时的振动图像，Q是位于x＝10 m处的质点，下列说法正确的是( )
A．经过3 s，质点M移动到x＝8 m处B．当质点Q开始振动时，质点M位于波谷C．在t＝2 s时，质点P的速度为零，加速度为零D．从此时刻到质点Q第一次到达波峰的过程中，质点N通过的路程为60 cm
一列简谐波在x轴上传播，如图所示。t1时刻的波形如图中实线所示，t2时刻的波形如图中虚线所示。已知Δt＝t2－t1＝0.1 s，求：(1)若波沿x轴正方向传播，且Δt
波的传播方向和质点运动方向的判断方法已知质点的运动方向来判断波的传播方向或已知波的传播方向来判断质点的运动方向时，判断依据的基本规律是横波的形成与传播的特点，常用方法有：1．上下坡法沿波的传播方向看，“上坡”的点向下运动，“下坡”的点向上运动，简称“上坡下、下坡上”(如图1所示)。
2．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运动方向，并设想在同一点沿水平方向画出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2所示)。
如图所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图，已知质点A在此时的振动方向如图中箭头所示，则波向______(选填“左”或“右”)传播，质点B向______(选填“上”或“下”)振动，质点C向______(选填“上”或“下”)振动。解析：解决该题有许多方法，现用“上、下坡法”判断：若波向右传播，则A质点处于下坡，应向上振动，与实际矛盾，由此可知波向左传播。同理，可判断B向上振动，C向上振动。请大家用其他方法判定。
一、波的图像1．(多选)一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图所示，已知此时质点D向y轴正方向运动，则( )A．质点B此时位移为0B．质点D比质点C的振幅小C．波沿x轴负方向传播D．质点B此时向y轴正方向运动
解析：由波形图知，质点B在平衡位置，此时其位移为0，A正确；简谐波传播过程中，各质点振幅相同，由图可知振幅为2 cm，B错误；此时D点沿y轴正方向运动，由带动法知，波沿x轴负方向传播，C正确；因为波沿x轴负方向传播，波源在右侧，所以质点B此时向y轴负方向运动，D错误。
2．(2023·山东省青州一中高二下学期5月)一列横波在介质中向右传播，下图为此波某时刻的波形，并且只有M、N间的质点在振动，下列说法正确的是( )A．波源是M，且波恰好传至N质点B．波源是N，且波恰好传至M质点C．Q质点此时的振动方向向下D．从该时刻起，Q质点比P质点先回到平衡位置解析：因为波向右传播，只有M、N间的质点振动，故M是波源且恰传到N点，每一质点的振动追随与它相邻的左边质点的振动，因而Q点振动方向向上，从此时刻起，P点由最大位移直接回到平衡位置，Q先向上到最大位移处再回到平衡位置。故选项A正确，B、C、D错误。
二、波长、频率和波速3．(2023·北京市高三学业水平等级考试模拟卷三)简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距10 m的两质点，波先传到P，当波传到Q开始计时，P、Q两质点的振动图像如图所示。则下列说法错误的是( )A．质点Q开始振动的方向沿y轴正方向 B．该波从P传到Q的时间可能为7 sC．该波的传播速度可能为1 m/s D．该波的波长可能为6 m
4．一列简谐横波在t＝0.4 s时的波形如图甲所示，甲图中x＝15 m处质点A的振动图像如图乙所示。则( )A．这列波沿x轴正方向传播B．这列波的波速是20 m/sC．再过0.2 s质点A将迁移到x＝20 m处D．质点A在任意的1 s内所通过的路程都是0.4 m
5.一列简谐横波沿x轴传播，如图所示，实线为t＝0时刻的波形图，虚线表示经过Δt＝0.2 s后的波形图。(1)求波速的大小；(2)若2T<Δt<3T，求波速的大小。答案：(1)向右传播时，v＝(20n＋5)m/s(n＝0,1,2，…)向左传播时，v＝(20n＋15)m/s(n＝0,1,2，…)(2)向右传播，v1＝45 m/s 向左传播，v2＝55 m/s
1．理解波的图像的意义。2．会区别振动图像和波动图像。3．知道什么是波长、频率和波速。4．掌握波长、频率和波速的关系。5．了解决定波长、频率和波速的因素。
2．简谐波如果波的图像是_______________，这样的波叫作正弦波，也叫____________。
『判一判』(1)波的图像也称为波形图，简称波形。( )(2)波的图像表示某一质点在各个不同时刻的位移。( )(3)只有横波才能画出波的图像。( )(4)波的图像表示波中各质点在某一时刻的位移。( )
1.波长(λ)(1)定义在波的传播方向上，_______________总是相同的两个_________质点间的距离。(2)特征①在横波中，两个_________的波峰(或波谷)间的距离等于波长。在纵波中，两个_________的密部(或疏部)间的距离等于波长。②经过一个周期，振动在介质中__________________等于波长。
2．波的周期(T)和频率(f)(1)波的周期和频率在波动中，各个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，这个周期或频率也叫作______的周期或频率，分别用______和______表示。(2)决定因素波的周期或频率由_________的周期或频率决定。
3．波速(v)(1)定义波速是指机械波在介质中_________的速度。(2)计算式v＝__________。此式不仅适用于机械波，也适用于后面要学习的电磁波。(3)决定因素①机械波在介质中的传播速度由_________的性质决定，与波长和频率_________。②在不同的介质中，波速不同，波速还与_________有关。
『选一选』(多选)三条在同一水平面上相互平行的弹性绳，在左端同一地点同时开始振动，经过一定时间后出现如图所示的情况，MN是距起始点相同距离的一条界线，则( )A．B波的波长最大B．A波的振动频率最大C．A、B、C三列波的传播速度相等D．C与A、B的材料一定不同
解析：由图可知，B波的波长最大，A、B的传播速度相等，C波的传播速度最小，由于机械波的传播速度由介质决定，所以C与A、B的材料一定不同；在相同时间内，A波的波源做全振动的次数最多，因此A波的振动频率最大。故选ABD。
『想一想』有人认为：“由公式v＝λf知，波的频率越高，波速越大。”这种说法正确吗？答案：不正确。解析：机械波的传播速度只与介质本身的性质和温度有关，与波的频率无关。
要点提炼1.质点运动的“定格”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的“集体照”。2．图像形式简谐波的图像是正(余)弦曲线，是最简单的一种波，各个质点振动的振幅都相等。
3．波的图像的周期性质点的振动位移做周期性变化，则波的图像也做周期性变化。经过一个周期，波的图像复原一次。4．波的传播方向的双向性如果只知道波沿x轴传播，则有可能沿x轴正向传播，也有可能沿x轴负向传播，具有双向性。
5．由波的图像可获得的信息(1)从波的图像上可直接读出介质质点振动的振幅。(2)可确定任一质点在该时刻的位移的大小和方向。(3)根据加速度方向与位移方向的关系，可确定任一质点在该时刻的加速度方向。(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(速度方向)，速度大小的变化趋势等，反之亦然。(5)波长。
典例剖析1.(多选)如图所示，画出了一列向x轴正方向传播的横波在某个时刻的波形图像，由图像可知( )思路引导：①理解波的图像的物理意义；②掌握已知某一时刻波的图像，确定质点运动方向的方法。
振动图像与波动图像比较
要点提炼振动图像与波的图像的比较简谐波的图像和简谐运动图像的区别首先是横轴表示的物理量不同，波的图像横轴表示各介质质点的平衡位置，而振动图像横轴表示时间。另外，图像的意义、隐含信息等方面也不相同，具体比较如下：
(1)波的图像与振动图像外形上很相似，辨别它们时要看图像的横坐标是时间t还是位置x。(2)简谐波中的所有质点都做简谐运动，它们的振幅、周期均相同。
A．a处质点的振动图像B．b处质点的振动图像C．c处质点的振动图像D．d处质点的振动图像
一列简谐横波某时刻的波形如图甲所示。由该时刻开始计时，质点L的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是( )A．该横波沿x轴负方向传播B．质点N该时刻向y轴负方向运动C．质点L经过半个周期将沿x轴正方向移动到N点D．该时刻质点K与M的速度、加速度都相同
解析：由题图乙，开始计时时刻，即0时刻质点L向上振动，再结合图甲，可知该横波沿x轴正方向传播，A错误；由该横波沿x轴正方向传播，从图甲可看出，质点N该时刻向y轴负方向运动，B正确；波传播时，质点不随波迁移，C错误；该时刻质点K与M的速度为零，加速度大小相等，但方向相反，D错误。
对波长、频率、波速的理解
要点提炼1.对波长的理解(1)关于波长的定义“相邻的”和“位移总是相等”是波长定义的关键，二者缺一不可。(2)关于波长与周期质点完成一次全振动，波向前传播一个波长，即波在一个周期内向前传播一个波长。
(3)波的空间周期性①相隔距离为一个波长的整数倍的两质点，振动情况完全相同，即离开平衡位置的位移“总是”相等，振动速度大小和方向也“总是”相同，因而波长显示了波的空间周期性。②相隔距离为半波长的奇数倍的两质点的振动情况完全相反，即在任何时刻它们的位移大小相等、方向相反，速度也是大小相等、方向相反，会同时一个在波峰、一个在波谷或同时从相反方向经过平衡位置。
(4)寻找波长的简易方法在横波中，两个相邻波峰(或两个相邻波谷)之间的距离等于波长，如图(a)所示；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，如图(b)所示。
2．对波速的理解(1)波速的实质波的传播速度即波形的平移速度。
(3)波长、频率、波速的决定因素①周期和频率：只取决于波源，波的周期和频率就是指波源的周期和频率，与v、λ无任何关系。②速度v：决定于介质的物理性质，同一种均匀介质，物理性质相同，波在其中传播的速度恒定。
(1)我们听到的种类繁多的声音有高低和强弱之分，声调的高低由声波的频率决定，即取决于不同发声体的振动频率。声音的强弱由声波的能量决定，体现为介质中质点振动的强弱。各种声音在空气中传播速度约为340 m/s。(2)波从一种介质进入另外一种介质，波源没变，波的频率不会发生变化；介质的变化导致了波速和波长的改变。
典例剖析3．图甲是一列简谐横波传播到x＝5 m的M点时的波形图，图乙是质点N(x＝3 m)从此时刻开始计时的振动图像，Q是位于x＝10 m处的质点，下列说法正确的是( )
A．经过3 s，质点M移动到x＝8 m处B．当质点Q开始振动时，质点M位于波谷C．在t＝2 s时，质点P的速度为零，加速度为零D．从此时刻到质点Q第一次到达波峰的过程中，质点N通过的路程为60 cm
一列简谐波在x轴上传播，如图所示。t1时刻的波形如图中实线所示，t2时刻的波形如图中虚线所示。已知Δt＝t2－t1＝0.1 s，求：(1)若波沿x轴正方向传播，且Δt
波的传播方向和质点运动方向的判断方法已知质点的运动方向来判断波的传播方向或已知波的传播方向来判断质点的运动方向时，判断依据的基本规律是横波的形成与传播的特点，常用方法有：1．上下坡法沿波的传播方向看，“上坡”的点向下运动，“下坡”的点向上运动，简称“上坡下、下坡上”(如图1所示)。
2．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运动方向，并设想在同一点沿水平方向画出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2所示)。
如图所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图，已知质点A在此时的振动方向如图中箭头所示，则波向______(选填“左”或“右”)传播，质点B向______(选填“上”或“下”)振动，质点C向______(选填“上”或“下”)振动。解析：解决该题有许多方法，现用“上、下坡法”判断：若波向右传播，则A质点处于下坡，应向上振动，与实际矛盾，由此可知波向左传播。同理，可判断B向上振动，C向上振动。请大家用其他方法判定。
一、波的图像1．(多选)一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图所示，已知此时质点D向y轴正方向运动，则( )A．质点B此时位移为0B．质点D比质点C的振幅小C．波沿x轴负方向传播D．质点B此时向y轴正方向运动
解析：由波形图知，质点B在平衡位置，此时其位移为0，A正确；简谐波传播过程中，各质点振幅相同，由图可知振幅为2 cm，B错误；此时D点沿y轴正方向运动，由带动法知，波沿x轴负方向传播，C正确；因为波沿x轴负方向传播，波源在右侧，所以质点B此时向y轴负方向运动，D错误。
2．(2023·山东省青州一中高二下学期5月)一列横波在介质中向右传播，下图为此波某时刻的波形，并且只有M、N间的质点在振动，下列说法正确的是( )A．波源是M，且波恰好传至N质点B．波源是N，且波恰好传至M质点C．Q质点此时的振动方向向下D．从该时刻起，Q质点比P质点先回到平衡位置解析：因为波向右传播，只有M、N间的质点振动，故M是波源且恰传到N点，每一质点的振动追随与它相邻的左边质点的振动，因而Q点振动方向向上，从此时刻起，P点由最大位移直接回到平衡位置，Q先向上到最大位移处再回到平衡位置。故选项A正确，B、C、D错误。
二、波长、频率和波速3．(2023·北京市高三学业水平等级考试模拟卷三)简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距10 m的两质点，波先传到P，当波传到Q开始计时，P、Q两质点的振动图像如图所示。则下列说法错误的是( )A．质点Q开始振动的方向沿y轴正方向 B．该波从P传到Q的时间可能为7 sC．该波的传播速度可能为1 m/s D．该波的波长可能为6 m
4．一列简谐横波在t＝0.4 s时的波形如图甲所示，甲图中x＝15 m处质点A的振动图像如图乙所示。则( )A．这列波沿x轴正方向传播B．这列波的波速是20 m/sC．再过0.2 s质点A将迁移到x＝20 m处D．质点A在任意的1 s内所通过的路程都是0.4 m
5.一列简谐横波沿x轴传播，如图所示，实线为t＝0时刻的波形图，虚线表示经过Δt＝0.2 s后的波形图。(1)求波速的大小；(2)若2T<Δt<3T，求波速的大小。答案：(1)向右传播时，v＝(20n＋5)m/s(n＝0,1,2，…)向左传播时，v＝(20n＋15)m/s(n＝0,1,2，…)(2)向右传播，v1＝45 m/s 向左传播，v2＝55 m/s
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