机械波的描述课件-高二上学期物理人教版选择性

第三章

机械波第二节

机械波的描述学习目标：1.掌握波动传播的基本规律，包括波长、频率、波速之间的关系，以及波动在不同介质中的传播特性。2.掌握波动的图像描述方法，包括波形图、振动图像等。1.产生机械波的条件是什么？2.机械波传播的实质是什么？3.机械波可以怎么分类？各有什么特点？机械振动在介质中传播形成机械波传递的是振动的形式和能量,而不是物质本身横波和纵波知识回顾课堂引入问题：

振动图像可以直观、形象地表示振动质点的位移随时间变化的规律。机械波是否也可以用图像来描述它的运动规律呢？它是描述哪一个物理量随哪一个物理量变化的规律呢？一、机械波的图像1.机械波的画法——以横波为例（3）波的图像反映了介质中的各个质点在某一时刻的位移情况。（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一、机械波的图像2.波峰、波谷：从横波的图像中可以看到，在波的传播方向上达到正向最大位移的质点和达到反向位移的最大质点交替出现。前者所在处叫波峰，后者所在处叫波谷。波峰波峰波谷平衡位置振动方向传播方向一、机械波的图像问题：由波形图可以获取到哪些信息？（1）各个质点的振幅。（2）各个质点在某时刻的位移。（3）质点的速度、加速度等变化情况。（4）......简谐运动的图像是一条正弦（或余弦

）曲线；横波中的各质点做简谐运动时，其图像也是一条正弦（或余弦

）曲线。如图所示的两图像中，一个是振动图像，另一个是波的图像，你能将它们区分开来吗？它们的物理意义分别是什么？请说出理由，并与同学讨论交流。3.机械波的图像与振动图像的比较一、机械波的图像机械波图像表示某一时刻各个质点的位移。振动图像表示某一质点在各个时刻的位移。二、描述机械波的物理量我们已经知道描述振动的物理量有振幅、周期、频率、相位等，那么描述机械波有哪些物理量呢？1.波长：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为纵波的波长。相距λ整数倍的质点振动步调总是相同的；相距λ/2奇数倍的质点振动步调总是相反的。二、描述机械波的物理量2.周期和频率：各质点的振动周期相同，都等于波源的振动周期，用

T

表示。介质中质点振动的频率就是波的频率用

f

表示。二、描述机械波的物理量3.波速：物理学中，将振动传播的距离与传播时间之比称为波速，波速为古代“听风者”——伏听俑思考1：“听风者”伏地侧耳听什么？思考2：他在做什么？二、描述机械波的物理量机械波在介质中的传播速度由介质的性质决定，在同一均匀介质中，机械波的传播速度不变，波长与频率成反比

；在不同的介质中，机械波的传播速度一般不同。当机械波从一种介质进入另一种介质时，波的频率保持不变，波长发生改变。二、描述机械波的物理量问题探究：

波速由介质决定，与波的频率、质点的振幅无关。

波的频率只取决于波源，与波速、波长无关。

波长则决定于

v和

T。1．波速由什么决定？2．频率由什么决定？3．波长由什么决定？过关练1策略指导：（1）构建物理模型（2）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。（3）将船的振动简化为简谐运动，据此求出波的频率。（4）由波速与波长、频率的关系式求出波速。【练习1】停在水面上的两艘船相距24m。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一个波峰，如图所示。若将水波视为横波，求这列水波的波长和波速。

波长

波速过关练2【练习2】一列沿

x

轴正方向传播的横波在某时刻的波形图像如图中Ⅰ所示，经过

t=0.2s（t<T）,波形图像如图Ⅱ所示。求这列波的波速。三、波的图象的基本应用应用一：根据波的传播方向判断质点的振动方向方法：逆着波的传播方向看去，“上坡”处的质点上振动；“下坡”处的质点向下振动，简称“上坡上、下坡下”。顺着看，则相反。过关练3【练习3】一列简谐波在某一时刻波的图像如图，设波沿x轴正方向以v速度传播，判断该时刻a、b、c三个质点的振动方向。方法1：（上下坡法）逆着传播方向看去，“上坡”处的质点向上振动；“下坡”处的质点向下振动，简称“上坡上、下坡下”。方法2：（同侧法）在波的图像上的某一点，质点振动方向与波的传播方向，总是在曲线的同侧。三、波的图象的基本应用应用二：求波在任意时刻的波形图方法1：（描点法）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。三、波的图象的基本应用应用二：求波在任意时刻的波形图方法2：（平移法）经过时间，波在传播方向上移动的距离,把图象沿传播方向平移即得到相对应的图象．过关练4【练习4】一列简谐波在某一时刻波的图像如图，设波沿x轴正方向以v速度传播，画出经过

、

的波形图。三、波的图象的基本应用应用三：求波形图上质点的振动图像在

x

=0处质点的振动图象，请画出的波形图方法：（1）分清哪一个是波动图像，哪一个是振动图像。（2）明确哪个质点的振动图像，哪个时刻的波动图像，根据振动方向与传播方向的关系，确定波的传播方向或振动方向。四、波的多解性

1.传播方向的双向性(1)波的传播方向不确定。(2)质点振动方向不确定。2.波的周期性(1)时间的周期性:时间间隔

Δt

与周期

T

的关系不明确。(2)空间的周期性:波的传播距离

Δx

与波长

λ

的关系不明确过关练5【练习5】一列沿

x

轴正方向传播的横波在某时刻的波形图像如图中Ⅰ所示，经过

t=0.2s，波形图像如图Ⅱ所示。求这列波的波速。过关练6【练习6】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