高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 波的描述一等奖ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 波的描述一等奖ppt课件，共34页。PPT课件主要包含了波的图像，一波的图象表示法，方法反向描波形法，1描点法，2平移法，质点的位移，波的图像的应用，思考与讨论，波长λ，知识与规律等内容，欢迎下载使用。

观察水波，可以看出波在空间、时间上具有周期性，我们能否用图像的方法来描述一列波呢？如果能，坐标轴表示的是什么物理量？
我们可以用照相机把波的形状摄下来，就是按下快门瞬间各个质点离开各自平衡位置时的情形。我们就把这些质点连成曲线，就是该时刻的波的图象。
(1)你认为横轴x、纵轴y应表示什么物理量？
(2)每一质点坐标(x、y) 的物理意义？
1.用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置
2.用纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移
5.简谐波：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。（1）简谐运动在介质中传播形成简谐波.（2）简谐波是一种最基本、最简单的波.
3.图像的物理意义：波的图像表示某一时刻各个质点相对平衡位置的位移。
波的图像是在波的传播方向上介质中各振动质点的连线在某一时刻的波形．
4.波的图象也称波形图或波形曲线．
波源和传播方向具有不确定性，若已知波的传播方向，如何判断质点的振动方向？或已知质点的振动方向，如何判断波的传播方向呢？
传播方向与x轴的方向相反
传播方向与x轴的方向相同
8.波的图象的基本应用：
应用一：波的传播方向、质点的振动方向以及波形图三者知其二，而求其一。
操作：逆着波传播的方向，用笔描波形，笔尖的走向即为该质点的振动方向。
例1．如图所示为某一时刻某简谐波的图像，波的传播方向沿x轴正方向，下列说法正确的是（　　）A．质点a的振幅比b的大B．该时刻质点b、e的速度相同C．该时刻质点c、d的加速度为零D．该时刻质点d正在向下运动
例2：图是一列波的图像。（1）如果波沿着 x 轴的正方向传播，K、L、M 三个质点，哪一个最先回到平衡位置？（2）如果波沿着 x 轴的负方向传播，K、L、M 三个质点，哪一个最先回到平衡位置？
解：（1）如果波沿着x 轴的正方向传播，K点最先回到平衡位置。
（2）如果波沿着x轴的负方向传播M点最先回到平衡位置
应用二： 求波在任意时刻的波形图
操作：先找出两点（平衡位置和波峰及波谷特殊点）并确定其运动方向；然后确定经△t时间内这两点所达到的位置；最后按正弦规律画出新的波形。
操作：经过时间 ∆t，波在传播方向上移动的距离∆x,把图象沿传播方向平移∆x=v∆t即得到相对应的图象．
从波的图象上可获得的信息：
1 2 3 4 5 6 7 8
2.各个质点的振幅A ;
3.能根据波的传播方向判断各个质点在该时刻的运动方向、加速度方向及其变化情况；
4.可以画出另一时刻的波形图。
我们在学习简谐运动时，除了用图像来描述它以外，还学习了用振幅、周期和频率这些物理量来描述简谐运动，那么对于机械波的描述，我们是否也可以用某些物理量来描述它呢？
1.定义: 在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫做波的波长。
想一想，为什么要强调“相邻”两个字？
在横波中，两个相邻的波峰(或波谷)之间的距离等于波长。在纵波中，两个相邻的密部(或疏部)之间的距离等于波长。
2.观察与思考：在波动中，相隔等于波长的两个点的振动特点？
（1）对平衡位置的位移的大小和方向总保持相同．
（2）速度大小和方向总保持相同.
（3）振动步调总保持相同.
拓展：相隔λ/2的奇数倍两个质点的步调总是相反
（1）同相点: 相距为整数个波长(nλ)的两质点的振动完全相同,称同相点。
（2）反相点: 相距为半波长的奇数倍 (2n+1)λ/2的两质点的振动完全相反，称反相点。
1.在振源 P0完成一次全振动的时间里,波是否也完成了一次周期性的波动?
2.每个质点是否都在做受迫振动？如果都在做受迫振动，那么每个质点的振动周期与波源振动的关系是怎样的？
3.由振源 P0 发出的振动，经过一个周期 T，振动在介质中传播的距离等于多长一段距离？
1.波源质点振动的周期（或频率）就是波的周期（或频率）
(1)波的周期（或频率）应由波源决定，与传播波的介质无关。
(2)每经过一个周期的时间波就沿传播方向传播一个波长的距离。
(3)每经历一个周期，原有的波形图不改变。
四、周期（T）、频率（f）
波以一定的速度（波速v）向前传播。在单位时间内某一波峰或波谷（疏部和密部）向前移动的距离，等于波速.
(1)波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同。
2.物理意义：反映振动在介质中传播的快慢程度.
(2)波从一种介质进入另一种介质，周期不变，波长和波速均发生变化；波在同一介质中传播，当周期发生变化，波速不变，波长发生变化。
【例】图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形图。经过0.5 s 后，其波形如图中虚线所示。设该波的周期 T 大于 0.5 s。 （1）如果波是向左传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？（2）如果波是向右传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？
例2一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T，在t＝0时的波形如图所示，波上有P、Q两点，其纵坐标分别为 ， ，下列说法中正确的是（　　）A．P点的振动形式传到Q点需要一个周期B．P、Q在振动过程中，位移总相等C．在 0~5T/4内，P点通过的路程为20cmD．在相等时间内，P、Q两质点通过的路程相等
例3（多选）如图为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t=0时刻的波形图，虚线为t=0.6s时的波形图，波的周期T>0.6s，则（　　）A．波的周期为0.8sB．在t=0.9s时，P点沿y轴正方向运动C．t=0.4s，P点经过的路程为4mD．在t=0.5s时，Q点到达波峰位置
六、振动图像和波动图像的区别
一个时刻不同质点的位移
物理意义：一个质点在不同时刻的位移
六、振动图像和波的图像的比较
例4、如图所示，图甲为沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波动图像，图乙为质点P的振动图像，则下列说法中正确的是（　　）A．该波的波速为2m/sB．该波的传播方向沿x轴负方向C．t＝0到t＝9s时间内，质点P通过的路程小于0.9mD．t＝0到t＝2s时间内，质点P的位移为零，路程为0.2m
(1)周期性①时间周期性：相隔周期整数倍时间的两个时刻的波形图完全相同，时间间隔Δt与周期T的关系不明确造成多解．②空间周期性：沿传播的方向上，相隔波长的整数倍距离的两质点的振动情况完全相同，质点间距离Δx与波长λ的关系不明确造成多解．
1．造成波动问题多解的主要因素
(2)双向性 对给定的波形图，波的传播方向不同，质点的振动方向也不同，反之亦然．
①传播方向双向性：波的传播方向不确定．②振动方向双向性：质点振动方向不确定．
(1)质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能．(2)质点由平衡位置开始振动，则有起振方向向上、向下(或向左、向右)的两种可能．(3)只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿x轴正方向和x轴负方向两个方向传播的可能．(4)只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能等．
2．波动问题的几种可能性
(1)解决周期性多解问题时，一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δ t或Δ x，若此关系为时间，则t ＝ nT＋ Δ t(n ＝ 0，1，2，…)；若此关系为距离，则x ＝ n λ＋Δ x(n ＝ 0，1，2，…)。
3．解决波的多解问题的方法
(2)解决双向性多解问题时,养成全面思考的习惯，熟知波有向正、负(或左、右)两方向传播的可能，质点有向上、下(或左、右)两方向振动的可能。
【典例】如图中实线是一列简谐横波在t1 ＝ 0时刻的波形，虚线是这列波在t2 ＝ 0.5 s时刻的波形。（1）写出这列波的波速表达式；