高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 波的描述课文配套ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 波的描述课文配套ppt课件，共38页。PPT课件主要包含了正弦曲线，各个时刻，某一时刻，答案D，对波的图像的理解，答案C，波速公式的理解等内容，欢迎下载使用。

一、波的图像1．填一填(1)波的图像的画法
①概念波的图像是__________，这样的波称为正弦波，也叫简谐波，如图所示。②介质中有正弦波传播时，介质中的质点在做______运动。(3)振动图像和波的图像①振动图像表示介质中的“某一质点”在“_________”的位移。②波的图像表示介质中的“各个质点”在“__________”的位移。2．判一判(1)波的图像表示质点在各个不同时刻的位移。( )(2)只有横波才能画出波的图像。( )(3)波的图像表示波中各质点在某一时刻的位移。( )
3．想一想如图甲为波的图像，图乙为振动图像，波的图像外形上与振动图像相似，如何辨别它们？提示：可根据图像的横坐标的意义进行区别，若横坐标为时间t，表示振动图像，若横坐标为位置x，表示波的图像。
二、波长、频率和波速1．填一填(1)波长①定义：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个______质点间的距离，通常用___表示。②特征：在横波中，两个相邻______或两个相邻_____之间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻_____或两个相邻______之间的距离等于波长。(2)周期和频率：各个质点的振动周期或频率是相同的，等于波源的振动周期或频率。
3．选一选如图所示，为一列沿x轴传播的横波，周期为2 s，则该波(　　)A．波长为2 m　　　　　　　B．振幅为10 cmC．频率为2 Hz D．波速为2 m/s
[学透用活]1．对波的图像的理解(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(余)弦曲线，是最简单的一种波，各个质点振动的最大位移都相等，介质中有正弦波传播时，介质中的质点做简谐运动。(3)横波的图像形状与波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布相似，波形中的波峰即为图像中的位移正向的最大值，波谷即为图像中的位移负向的最大值，波形中通过平衡位置的质点在图像中也恰处于平衡位置。
2．由波的图像获得的三点信息(1)可以直接看出在该时刻沿传播方向上各个质点的位移。(2)可以直接看出在波的传播过程中各质点的振幅A。(3)若已知该波的传播方向，可以确定各质点的振动方向；或已知某质点的振动方向，可以确定该波的传播方向。3．波的图像的周期性在波的传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，不同时刻质点的位移不同，则不同时刻波的图像不同。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，也可能沿x轴负向传播，具有双向性。
[规律方法]判断质点振动方向与波的传播方向的四种常用方法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”。如图甲所示。2．微平移法原理：波向前传播，波形也向前平移。方法：作出经微小时间Δt后的波形，就知道了各质点经过Δt时间到达的位置，此刻质点振动方向也就知道了。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运动方向，并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。若波向右传播，则P向下运动。4．带动法原理：先振动的质点带动邻近的后振动质点。方法：在质点P与波源之间的图像上靠近P点另找一点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。如图丁所示。
[对点练清]1．[多选]如图所示为一简谐横波(周期为T)某时刻的波形图，下列说法正确的是 (　　)A．A、B、C、D四个质点的振动周期相同B．A、D两质点的振幅最大，C质点振幅为0C．从图示时刻起，经过2T时间，波形与图示相同D．图示时刻，C点速度最大，A、D两点的速度均为0解析：简谐波中各质点的振动周期和振幅都相同，故A正确，B错误；由波的周期性知，C正确；图示时刻，C点通过平衡位置，速度最大，A、D两点在最大位移处，速度均为0，D正确。答案：ACD　
2．一列简谐横波某时刻的波形图如图所示。此后K质点比L质点先回到平衡位置。下列判断正确的是 (　　)A．该简谐横波沿x轴负方向传播B．此时K质点沿y轴正方向运动C．此时K质点的速度比L质点的小D．此时K质点的加速度比L质点的小解析：由题知K质点比L质点先回到平衡位置，则此时K质点应沿y轴负方向运动，再根据“上下坡”法可知，该波应沿x轴正方向传播，选项A、B错误；L质点在波谷处，则L质点的速度为0，故此时K质点的速度比L质点的大，选项C错误；由于质点在竖直方向做机械振动，根据F＝－ky＝ma，结合波动图像可看出yL＞yK，则此时K质点的加速度比L质点的小，选项D正确。
3．如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐波在某一时刻的图像，下列说法中正确的是 (　　)A．该时刻a点和d点处的质点位移相同，加速度方向相反B．该时刻b点和c点处的质点位移相同，速度方向也相同C．质点b比质点c先回到平衡位置D．质点a比质点d先回到平衡位置解析：题图所示时刻a、d两点位移相同，加速度相同，A错；b、c两点位移相同，速度方向相反，B错；据“上坡下、下坡上”方法可以判断a、b两点向上运动，c、d两点向下运动，所以c比b先回到平衡位置，a比d先回到平衡位置，C错，D对。答案：D　
对波长、周期和频率的理解
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。
[答案]　(1)0.5 m　(2)2.4 m或7.2 m
[规律方法]波长的三种确定方法(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①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。②在波的图像上，运动状态(速度)总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长。③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。　　　
[对点练清]1．关于波长，下列说法正确的是(　　)A．机械振动在一个周期内传播的距离就是一个波长B．在波形图上位移相同的相邻两质点间的距离等于一个波长C．在波形图上速度相同的相邻两质点间的距离等于一个波长D．在波形图上振动情况总是相同的两质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A正确；在一个完整波形上，只有位移总是相同的相邻两质点间的距离才等于一个波长，故B错误；速度相同的相邻两质点之间距离小于一个波长，所以C错误；振动情况总是相同的两质点间的距离是波长λ的整数倍，故D错误。答案：A
3．在均匀介质中，一列沿x轴正向传播的横波，其波源O在第一个周期内的振动图像如右图所示，则该波在第一个周期末的波形图是(　　)解析：根据题图，t＝0时刻，波源经平衡位置向下运动，而波形图中，质点的起振方向均与波源开始振动时的方向相同，根据波的传播过程中，“上坡下、下坡上”规律可知，波形图中刚刚开始振动的质点处于“上坡”位置，A、C项错；由振动图像知，前半个周期振幅较小，故波形图中距波源较远的质点的振幅较小，B项错，D项对。答案：D　
[学透用活]1．波速的决定因素(1)机械波的波速只与传播介质的性质有关。同一列波在不同介质中传播速度不同；不同频率的同种机械波在同一介质中传播速度相等。(2)波在同一均匀介质中是匀速传播的。它向外传播的是振动的形式，而不是将质点向外迁移，质点的振动是一种变加速运动，因此质点的振动速度时刻在变。
波速与波长、频率间的关系
[典例3]　如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x轴上有P、M、Q三点，从波传到x＝5 m的M点时开始计时，已知t1＝0.7 s时M点第二次出现波峰，求：(1)这列波传播的速度；(2)从t＝0时刻起到t2＝1 s止，质点Q(x＝9 m)通过的路程。
[答案]　(1)10 m/s　(2)60 cm
[对点练清]1．[多选]下列关于机械波的公式v＝λf的说法中正确的是 (　　)A．v＝λf适用于一切波B．由v＝λf知，f增大，则波速v也增大C．v、λ、f三个量中，对同一列波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有fD．由v＝λf知，波长为4 m的声波的传播速度是波长为2 m的声波的2倍解析：公式v＝λf适用于一切波，包含机械波和电磁波，选项A正确；机械波的波速仅由介质决定，与频率f和波长λ无关，选项B、D错误；对同一列波，其频率由振源决定，与介质无关，选项C正确。答案：AC
2．一根粗细均匀的绳子，右端固定，一人拿着左端的S点上下振动，产生一列向右传播的机械波，某时刻波形如图，则该波的 (　　)A．波速增大　　　　　　　B．波速减小C．频率增大 D．频率减小解析：波速是由介质的性质决定的，与波长无关，故该波的波速保持不变，故A、B错误；由题图看出，该波的波长减小，而波速一定，由波速v＝λf分析得知频率增大，故C正确，D错误。答案：C
3．(2022·广东高考)如图所示，某同学握住软绳的一端周期性上下抖动，在绳上激发了一列简谐波。从图示时刻开始计时，经过半个周期，绳上M处的质点将运动至______________(选填“N”“P”或“Q”)处。加快抖动，波的频率增大，波速______________(选填“增大”“减小”或“不变”)。解析：在简谐波的传播过程中，介质中的质点只能在平衡位置两侧做简谐运动，在图示时刻，质点M位于波峰处，则经过半个周期，M将振动到波谷处，即图中的P点处。由于波速由介质决定，与频率无关，故加快抖动，波速不变。 答案：P　不变
一、位移相等的相邻两点间的距离一定等于一个波长吗？(物理观念)[选自鲁科版教材 “物理聊吧”]下图中，有同学认为点M和点N是位移相同的两个质点，它们之间的距离就等于该波的波长；另有同学认为，位移总是相同的点M和点P之间的距离才等于波长。这两位同学的观点对吗？请说出理由。提示：点M与点P是位移总是相同的相邻两点，其间距等于一个波长，而点M与点N的位移只是在图示时刻相同，而不是总相同，故其间距不等于一个波长。
二、典题好题发掘，练典题做一当十 [选自鲁科版教材“例题”]停在水面上的两艘船相距24 m。一列水波在湖面上传播开来，使船每分钟上下振动20次。当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有另—个波峰，如图所示。若将水波视为横波，求这列水波的波长和波速。[分析]　根据甲、乙两船之间的水波波形图，可求出水波的波长；再根据船的振动情况可求出水波的频率；利用波长和频率，便可根据公式v＝λf求出波速。
[策略提炼]从生活情境出发构建物理模型，是解决物理问题的重要方法。本题中首先要根据实际情境将水波简化为简谐波模型，画出波形图，再由甲、乙两船在波形图中对应的位置确定二者间的波形，求出波长。将船的振动简化为简谐运动，据此求出波的频率。由波速与波长、频率的关系式求出波速。