波的描述（高中物理教学课件）

02.波的描述图片区简谐运动的x-t图像可以很方便地描述质点在任意时刻的位移。机械波是构成介质的无数质点的一种共同运动形式，在同一时刻各个质点的位移都不同，不方便用x-t图像来描述。但各个质点在某时刻的空间分布可以用图像表示出来。观察各个质点在某时刻的空间分布以横波为例：横坐标x：各质点的平衡位置到参考点的距离纵坐标y：各质点偏离平衡位置的位移方向：位移向上时y取正值，向下时y取负值把平衡时位于x1，x2，x3…的质点的位移y1，y2，y3…画在Oxy坐标平面内，得到一系列坐标为(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)…的点，这些点的集合就是这一时刻波的图像。一.波的图像（波形图，波动图像，波形曲线）1.物理意义：波的图像反映了某时刻所有质点的空间分布规律（相当于某时刻波形的照片）2.简谐波：如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波注意：①不同时刻，各个质点的位移不同，波形也不同②波形图在空间与时间上存在周期性③随着时间的推移，波形图沿着传播方向平移④波形图最前端质点的起振方向与波源起振方向相同⑤波形图表示介质中“各个质点”在“某一时刻”的位移，振动图像表示介质中“某一质点”在“各个时刻”的位移一.波的图像（波形图，波动图像，波形曲线）振动图像和波动图像的比较图像振动图像波形图像相同图像都是正（余）弦曲线纵坐标都是质点离开平衡位置的位移不同某一质点不同时刻位移所有质点某一时刻位移横轴表示时间横轴表示质点平衡位置随时间推移图像延续，但已经画出的图像不变随时间推移图像沿传播方向平移，不同时刻图像不同1.波长：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，叫作波长，用λ表示在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。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。λλλλ二.波长、频率和波速2.周期与频率：各个质点的振动周期（T）或频率（f）是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率，这个周期或频率也叫作波的周期或频率。3.波速：经过一个周期T，振动在介质中传播的距离等于一个波长λ：问题：波长与什么有关？二.波长、频率和波速注意：①波速由介质决定，声速还与温度有关②周期和频率由振源决定③波长由介质和振源共同决定二.波长、频率和波速1.振幅A2.波长λ3.所有质点的位移以及平衡位置到参考点的距离4.若已知波的传播方向还能画出下一时刻的波形，判断各质点的速度方向以及速度变化情况（反之已知质点速度方向也能判断波的传播方向）5.加速度、回复力、动能、势能变化情况Aλxyv三.由波形图可以得到的信息判断质点振动方向：平移法0vy/cmx/cmAFEDCB看下一时刻质点向上还是向下运动判断质点振动方向：上下坡法0vy/cmx/cmAFEDCB上坡朝下，下坡朝上判断质点振动方向：同侧原理法0vy/cmx/cmAFEDCB传播方向和振动方向在波形图的同一侧例1.关于公式v=λf，下列说法中正确的是()A.公式说明提高波源的频率f，它激发的波的波速也增大.B.公式中v、f、λ三个量，对同一机械波在通过不同介质时，只有f不变，而λ与v成正比。C.公式中v、f、λ三个量，对不同机械波在通过同一介质时，v不变，λ与f成反比。D.公式v=λf适用于一切波。例2.关于简谐波说法中正确的是（）A.两个振动情况完全相同的质点之间的距离是一个波长B.任意两个波峰或波谷之间的距离叫波长C.波动在一周期内向前传播的距离等于波长D.在一个周期内质点所走过的路程等于一个波长BCDC典型例题例3.一列简谐波在t＝0时刻的波形图如图(a)所示，图(b)表示该波传播的介质中某质点此后一段时间内的振动图象，则(

)A．若波沿x轴正方向传播，(b)图可能是a点振动图象B．若波沿x轴正方向传播，(b)图可能是b点振动图象C．若波沿x轴正方向传播，(b)图可能是c点振动图象D．若波沿x轴正方向传播，(b)图可能是d点振动图象B典型例题例4.如图实线表示t1时刻波形曲线，虚线为t2=t1+0.5s时刻的波形曲线，则波传播的速度可能为（）A.2m/sB.4m/sC.8m/sD.12m/s例5.如图所示为简谐波在某一时刻的波形图，已知此时质点A正向上运动，由此可断定（）A.向右传播，质点B向上运动B.向右传播，质点C向下运动C.向左传播，质点D向上运动D.向左传播，质点E向下运动BDC典型例题6.典型例题例7.绳上有一简谐横波向右传播，当绳上某一质点A向上运动到最大位移时，在其右方相距0.30m的质点B刚好向下运动到最大位移.已知波长大于0.15m，则该波的波长等于多少？0.6m或0.2m例8.如图所示，沿波的传播方向上有两个相距为1m的质点P和Q，当P达到负最大位移处时,Q正好处于平衡位置且向上运动。那么这列波的波长可能为多少PQ典型例题例9.某列波沿x轴正方向传播，t=0时的波形图如图所示，已知在t=0.6秒时A点正好第三次出现波峰，则：波的周期为多少？波传到P点所需的时间为多少？P点第一次出现波峰的时间是多少？答案：周期T=0.3s波传到P点的时间为t1=0.45sP点第一次出现波峰的时间为t2=0.675s典型例题1.一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T，t＝0时的波形如图所示。t＝T/4时(

)A．质点a速度方向沿y轴负方向B．质点b沿x轴正方向迁移了1mC．质点c的加速度为零D．质点d的位移为－5cmC课堂训练：2.下列选项为一列横波在某介质中传播时某一时刻的波形图，已知波的传播方向向右，能正确描述各质点继续振动时运动方向的是(

)3.一根粗细均匀的绳子，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，某时刻波形如图所示，则该波的(

)A．波速增大B．波速减小C．频率增大

D．频率减小CC课堂训练：4.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＝5m的M点时开始计时，已知t1＝0.7s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＝1s止，质点Q(x＝9m)通过的路程。答案：10m/s，60cm课堂训练：5.如图是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知图中b位置的质点起振时间比a位置的质点晚0.5s，b和c之间的距离是5m，则此列波的波长和频率分别为(

)A．5m,1Hz B．10m,2HzC．5m,2Hz D．10m,1Hz6．一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图所示，再经0.6s