3.2.1 波的图像 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册

第三章

机械波第2节

波的描述思考并回答问题。

某无线电系统收集到的某段时间的不同波形图如图所示。思考1：.波的形状在时间上和空间上有什么特点？[答案]

在空间和时间上呈周期性分布。不同时间波的形状虽然整体上不变，但随时间向前传播。思考2：.相邻波峰之间的距离等于一个波长。还有哪些点之间的距离也等于一个波长？[答案]

相邻波谷以及相邻两个振动情况完全相同的质点之间的距离也等于一个波长。正确的打“√”，错误的打“×”。（1）

同一波形上各质点的振幅相等。(

)√（2）

波的图像表示各个时刻各个质点的位移。(

)×（3）

横波中相邻两个波峰之间的距离，纵波中密部中央和疏部中央之间的距离都是一个波长。(

)×（4）

波在同一种均匀介质中匀速传播，波由一种介质进入另一种介质，频率、波速和波长都要改变。(

)×（5）

波的传播速度由波源决定。(

)×（6）

在一个周期内，振动质点走过的路程等于一个波长。(

)×第1课时

波的图像任务1

认识波的图像情境引入

用动画模拟一个绳波：波源不断地上下振动，形成的波向前传播。或者用横波模拟器进行教学。问题引领1.这列波是横波还是纵波？[答案]

横波。2.在波的传播中，波的形状发生怎样的变化？这种变化有什么规律？[答案]

波形沿传播方向平移。研究发现，波形（振动形式）在同种介质中匀速移动。3.观察图形，思考波动过程中介质中各质点的分布有什么特点。[答案]

波在传播过程中，同一时刻各质点的空间位置分布不同，即各个质点偏离各自平衡位置的位移并不相同。4.上图中绳波图形与波的图像有何联系？[答案]

二者形状相似，波形中的波峰即为图像中位移正向的最大值，波谷即为图像中位移负向的最大值，波形中通过平衡位置的质点在图像中也恰好处于平衡位置。知识生成

平衡位置位移（2）描点:在坐标系中找出一系列点，使各点的横坐标为对应质点的平衡位置，纵坐标为该质点偏离平衡位置的位移。（3）

连线:用一条③_____________把描的点连接起来就是这列波此时的波的图像。平滑的曲线2.波的图像的特点（1）

波的图像也称波形图，简称波形。如果波形是正弦曲线，这样的波叫作④_________，也叫⑤_________。正弦波简谐波（2）

介质中有正弦波传播时，说明介质中的质点在做⑥_______运动。简谐应用探究[活动1].问题讨论：一列简谐波在某一时刻的图像如图所示。（1）

该简谐波的图像是什么形状的曲线？[答案]

该简谐波的图像是余弦曲线。（2）

由图像可读出什么？[答案]

由图像可读出：①该时刻各质点的位移。②各质点振动的振幅。

例1

简谐横波某时刻的波形图如图所示。由此可知:

[答案]

（1）向左

（2）向右

（3）向上

分析问题.对于横波，介质中某个质点的振动方向和传播方向有什么关系？介质中的质点是不是同时开始振动的？【提示】质点的振动方向和传播方向相互垂直。介质中的质点不是同时开始振动的，距离波源近的先开始振动。

图1

图2

图3

说明:若已知波上某质点的振动方向，可利用“假设法”并结合以上思路判断波的传播方向。即假设波沿某方向传播，然后判断该质点的振动方向是否符合已知振动方向，若符合，则假设正确，否则波应沿另一方向传播。任务2

振动图像与波的图像的比较情境引入

在简谐运动这一章中，我们学习过描述质点振动情况的振动图像。问题引领1.图1、图2有什么不一样？哪个是振动图像？[答案]

两种图像的横坐标不一样，图2是振动图像。2.两种图像研究的对象分别是什么？[答案]

波的图像研究的对象是参与振动的一群质点；而振动图像研究的对象是某个质点。

知识生成1.波的图像与振动图像的意义（1）

波的图像表示介质中的“各个质点”在⑦___________的位移。同一时刻（2）

振动图像表示介质中“某一质点”在⑧___________的位移。各个时刻2.振动图像与波的图像的比较振动图像波的图像1横坐标表示⑨___________________2纵坐标表示振动质点各个时刻偏离平衡位置的位移纵坐标表示某一时刻⑩___________________________3能直观地表示振动质点⑪_________________________能直观地表示一列波在某一时刻的波形4能直接得出振动质点在任意时刻的位移能直接得出⑫_________________________5能得到振动的振幅能得到⑬___________各质点的平衡位置各质点偏离平衡位置的位移在一段时间内的运动情况各质点在某一时刻的位移波的振幅应用探究

比较项目振动图像波的图像图像随时间变化情况随时间延伸，原有部分图形不变整个波形沿波的传播方向平移，不同时刻波形不同比喻单人舞的录像抓拍的集体舞照片图像形状正弦曲线可获得的信息质点振动的振幅、位移、加速度的方向

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