3.2波的描述（导学案）（学生版）高二物理（人教版2019选择性）

第2节波的描述导学案【学习目标】1.能用描点法作横波的图像，理解波的图像的物理意义。2.理解波长，频率和波速的意义及其关系。3.能判断波的传播方向和质点的振动方向。【学习重难点】1.教学重点：机械波在传播过程中，介质中质点在各自平衡位置的振动情况以及振动以波的形式在介质中传播的理解。2.教学难点：机械波传播的是振动形式和能量，而质点本身并不随波的传播方向而迁移。【知识回顾】一、横波和纵波机械波可分为横波和纵波两类，其波形及描述对比如下：定义标识性物理量实物波形横波质点的振动方向与波的传播方向相互__________________的波①波峰：凸起的__________________②波谷：凹下的__________________纵波质点的振动方向与波的传播方向在__________________的波①密部：质点分布__________________的位置②疏部：质点分布__________________的位置二、机械波1．介质(1)定义：绳、弹簧、水、空气等__________________借以传播的物质。(2)特点：组成介质的质点之间有__________________，一个质点的振动会引起相邻质点的振动。2．形成机械振动在__________________中传播，形成机械波。3．两个产生条件(1)要有__________________。(2)要有传播振动的__________________。4．传递的三个特点(1)介质中的机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只有__________________这种运动形式。(2)波是传递__________________的一种方式。(3)波可以传递__________________。【自主预习】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)连线用一条平滑的曲线把各点连接起来就是这一时刻______________，有时也称______________.2．正弦波(简谐波)(1)如果波的图像是______________，这样的波叫作正弦波，也叫______________．(2)简谐波中各质点的振动是______________．3．波形图与振动图像(1)波形图表示介质中的“各个质点”在______________的位移．(2)振动图像表示介质中“某一质点”在______________的位移．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______________的两个相邻质点间的距离．(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，各个质点的振动周期(或频率)也叫波的周期(或频率)．(2)周期T和频率f的关系：f＝eq\f(1,T).(3)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＝______________＝______________.【课堂探究】【新课导入】观察水波，水波在时间和空间上在做周期性变化，我们如何去描述水波？波是不断变化的，如果知道了某一时刻的水波，又如何判断上一时刻或下一时刻的水波呢？【新课教学】任务一、波的图像（一）波的图象表示法我们可以用照象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。我们怎么准确描述上述图形中各个质点的位置？我们可以根据波的图像得出那些信息？应用一：波的传播方向质点的振动方向（1）质点带动法先振动的质点带动邻近的后振动质点，在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′，若P′在P点下方，则P向下振动，若P′在上方，则P______________振动。（2）图象微平移法将波形图沿传播方向进行微小平移，再由x轴上某一位置的两波形曲线上的点来判定.从波源沿传播方向看：______________上下坡法判断方法：上坡上的质点______________振动，下坡上的质点______________振动（4）三角形法（5）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______________。应用二：求波在任意时刻的波形图画出经t=T/4后的波形图（1）描点法：（2）平移法:任务二、波长、频率和波速（一）波长在上节图中，从t=0到t=T这段时间里，由质点P0发出的振动传到质点P8，使质点P8开始振动。这时质点P0恰好结束了一次全振动而开始下一次全振动，此后质点P0和质点P8的振动步调相位是否完全一致？像这样的质点你还能找到哪些？他们有什么共同点？阅读课文，请总结波长的概念。1.定义:2.几点说明：（二）周期（T）、频率（f）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?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？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？阅读课文，请总结波长的概念。定义：2.几点说明：（三）波速（v）阅读课文，请总结波速（v）的概念。定义：物理意义：3.几点说明：任务三、波的多解性思考与讨论思考与讨论：图中实线为t＝0时刻的波形图，虚线为t＝0.1s时刻的波形图。据此能否判定波的传播方向？（二）波的多解问题1．造成波动问题多解的主要因素(1)周期性①时间周期性：相隔周期______________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______________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．(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______________性：波的传播方向不确定．②振动方向______________性：质点振动方向不确定．2．波动问题的几种可能性3．解决波的多解问题的方法(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Δt或Δx，若此关系为时间，则t＝______________；若此关系为距离，则x＝______________。(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______________两方向传播的可能，质点有______________两方向振动的可能。现在你可以回答思考与讨论了吗？【自我测评】1.(多选)如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某个时刻的波形图，由图像可知()A．质点b此时位移为零B．质点b此时向－y方向运动C．质点d的振幅是2cmD．质点a再经过eq\f(T,2)通过的路程是4cm，偏离平衡位置的位移大小是4cm2.(多选)如图所示为一列简谐波在某一时刻的波形图，此时刻质点F的振动方向如图所示．则()A．该波向右传播B．质点B和D的运动方向相同C．质点C比质点B先回到平衡位置D．此时质点F和H的加速度相同3.(多选)如图所示