《2017-2018学年同步备课套餐之物理沪科版选修3-4课件：第2章机械波 2.2 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年同步备课套餐之物理沪科版选修3-4课件：第2章机械波 2.2 （31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章,2.2 机械波的描述,学习目标 1.知道什么是波的图像，知道纵、横坐标各表示什么物理量. 2.能区别振动图像和波的图像. 3.知道波长的含义，能从波的图像中求出波长. 4.知道波的周期和频率，会用公式vf解答实际的波动问题.,内容索引,自主预习梳理, 重点知识探究, 当堂达标检测,自主预习梳理,1.波的图像 (1)简谐波：如果波的图像是 ，这样的波叫正弦波，也叫简谐波. (2)波形图的物理意义：表示介质中 在 偏离平衡位置的位移情况. 2.波长：在波动中，对平衡位置的 的两个 质点间的距离.,正弦曲线,各个质点,某时刻,位移总是相等,相邻,3.波的周期(或频率)：在波动中，各质点的振动
2、周期(或频率)是 的，它们都等于 的振动周期(或频率)，这个周期(或频率)就叫做波的周期(或频率). 4.波速：(1)定义：机械波在介质中 . (2)波长、频率和波速的关系：v .,相同,波源,传播的速度,f,重点知识探究,一、用图像描述机械波,取一条较长的软绳，一同学用手握住一端拉平后上下抖动，另一同学手持数码相机按下快门，想象一下，照片上绳子的像有什么特点？,答案,答案 照片上绳子的像类似正弦曲线.,1.波的图像的作法 (1)建立坐标系：用横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置，用纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移. (2)正方向的选取：选取质点振动的某一个方向为y轴正
3、方向，x轴一般选取向右为正. (3)描点：把某一时刻所有质点的位移画在坐标系里. (4)连线：用一条平滑的线把(3)中的各点连接起来就是这个时刻的波的图像.,2.简谐波(正弦波) (1)概念：波的图像是正弦曲线的波，如图1所示. (2)质点的运动：各质点都做简谐运动. 3.物理意义 描述的是某一时刻介质中各个质点偏离平衡位置 的位移情况. 4.由图像可获取的信息 (1)该时刻各质点的位移. (2)介质中各质点的振幅.,图1,解析 a、b、c三个质点都做简谐运动，在质量一定的情况下，加速度的大小与位移成正比，方向与位移方向相反，故知b点的加速度最大.质点加速度的大小与波的传播方向无关.,例1 如
4、图2所示是一列沿x轴正方向传播的横波某时刻的波形图，则： (1)波形图上a、b、c三点的加速度哪个最大？加速度的大小与波的传播方向是否有关？,解析,答案,图2,答案 b点 无关,(2)a、b、c三个质点下一时刻做什么运动？,解析,答案,答案 a点向下做加速运动，b点向上做加速运动 c点向上做减速运动,解析 此时刻b质点速度为零，下一时刻一定向平衡位置做加速运动；因波沿x轴正方向传播，则下一时刻a质点向下运动，c质点向上运动，而a质点的加速度沿y轴负方向，故a质点做加速运动；c质点在平衡位置，速度最大，下一刻将做减速运动.,针对训练 (多选)如图3所示，画出了一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某个
5、时刻的波形，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2 cm,解析,答案,图3,D.质点a再经过 通过的路程是4 cm，偏离平衡位置的位移是4 cm,解析 由波形知，质点b在平衡位置，所以此时其位移为0，选项A正确； 因波向右传播，波源在左侧，在质点b的左侧选一参考点b，由图知b在b上方，所以质点b此时向y方向运动，选项B错误； 简谐波传播过程中，介质各质点振幅相同，所以质点d的振幅是2 cm，选项C正确； 再过 的时间，质点a将运动到负向最大位移处，它偏离平衡位置的位移为2 cm，故选项D错误.,二、振动图像和波的图像的比较,振动图像和波的图像从形状
6、上看都是正弦曲线，你能说出它们的物理意义有什么不同吗？,答案,答案 振动图像表示介质中某一质点在各个时刻的位移，而波的图像表示介质中的各个质点在“某一时刻”的位移.,振动图像和波的图像的比较,例2 (多选)如图4甲所示的yx图像表示一列简谐波在沿x轴方向传播时的波形图，则图乙所示的yt图像表示的是 A.当这列波沿x轴正方向传播时，表示a质点的振动图像 B.当这列波沿x轴负方向传播时，表示a质点的振动图像 C.当这列波沿x轴正方向传播时，表示b质点的振动图像 D.当这列波沿x轴负方向传播时，表示b质点的振动图像,解析,答案,图4,解析 如果这列波沿x轴正方向传播，a质点应向上运动，b质点应向下运
7、动，yt图像表示的是a质点的振动图像；如果这列波沿x轴负方向传播，a质点应向下运动，b质点应向上运动，yt图像表示的是b质点的振动图像.,三、用频率、波长描述机械波,声音在不同的介质中传播速度是不同的，比如：在空气中约是332 m/s，在水中约是1 450 m/s，在铁中约是4 900 m/s，波的传播速度与什么有关？描述机械波的物理量有哪些？,答案,答案 波的传播速度与介质有关.描述机械波的物理量有波长、频率和波速.,1.波长 (1)在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离. (2)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
8、间的距离等于波长. (3)相距一个(或整数个)波长的两个质点在任何时刻振动状态都相同. (4)波长反映了波的空间的周期性.,2.周期(T)和频率(f) (1)波的周期(频率)由波源决定.波由一种介质传到另一种介质时波的周期(频率)不发生变化. (2)在同一种介质中，在一个周期内波向前传播的距离等于一个波长. (3)周期反映了波的时间的周期性. 3.波速 (1)波速与频率、波长的关系为：vf. (2)波速由介质性质决定，与波的频率、波长无关.,例3 (多选)一列简谐横波在t0时的波形图如图5所示.介质中x2 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y10 sin (5t) cm.关于这列简谐波
9、，下列说法正确的是 A.周期为4 s B.振幅为20 cm C.传播方向沿x轴正向 D.传播速度为10 m/s,解析,答案,图5,解析 5 rad/s ，周期为T 0.4 s.由题目中波的图像得：振幅A10 cm，波长4 m，故波速为v 10 m/s.P点在t0时振动方向为y轴正方向，故波沿x轴正方向传播.,当堂达标检测,D.从t0.10 s到t0.25 s，质点P通过的路程为30 cm E.质点Q简谐运动的表达式为y0.10 sin 10t(国际单位制),1.图6(a)为一列简谐横波在t0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置在x1.0 m处的质点，Q是平衡位置在x4.0 m处的质点；图(b)
10、为质点Q的振动图像.下列说法正确的是_.(填正确答案标号),1,2,解析,答案,图6,A.在t0.10 s时，质点Q向y轴正 方向运动 B.在t0.25 s时，质点P的加速度 方向与y轴正方向相同 C.从t0.10 s到t0.25 s，该波沿 x轴负方向传播了6 m,BCE,解析 由yt图像可知，t0.10 s时质点Q沿y轴负方向运动，选项A错误； 由yt图像可知，波的振动周期T0.2 s，由yx图像可知8 m，故波速v 40 m/s，根据振动与波动的关系知波沿x轴负方向传播，则波在0.10 s到0.25 s内传播的距离xvt6 m，选项C正确； 在t0.25 s时其波形图如图所示，此时质点P
11、的位 移沿y轴负方向，而回复力、加速度方向沿y轴正方 向，选项B正确；,1,2,t0.15 s T，质点P在其中的 T内路程为20 cm，在剩下的 T内包含了质点P通过最大位移的位置，故其路程小于10 cm，因此在t0.15 s内质点P通过的路程小于30 cm，选项D错误； 由yt图像可知质点Q做简谐运动的表达式为y0.10sin t(m)0.10sin 10t(m)，选项E正确.,1,2,2.(多选)对于公式vf的理解，正确的是 A.vf适用于一切波 B.由vf知，机械波的频率f增大，则波速v也增大 C.v、f三个量中，对同一列机械波来说，在不同介质中传播时保持不 变的只有f D.由vf知，波长是2 m的声音比波长是4 m的声音传播速度小2倍,解析,答案,1,2,解析 公式vf适用于一切波，无论是机械波还是电磁波，A正确； 机械波的波速仅由介质决定，与频率f无关，所以B、D错； 对同一列波，其频率由波源决定，与介质无关，故C正确.,1,2,
