2024-2025学年高二物理选择性必修第一册(鲁科版)教学课件3.1波的形成和描述

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
某时刻所有质点的空间分布规

整个波形沿波的传播方向平移,
不同时刻波形一般不同
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
比较项目
简谐运动的图像
简谐波的图像

振幅、周期、某时刻的 振幅、波长、某质点平衡
获取

位移、加速度方向、振 位置的坐标、位移、加速
信息

动方向
度方向、振动方向


现。波再经 3.5 s,即 3T+2,传播距离为 3λ+2,因此,将该时刻波形沿 x 轴负向平

移2距离,得到 3.5 s 时的波形图。
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
例题2 图甲为某一波在t=1.0 s时的图像,图乙为参与该波动的P质点的振动图像。
(1)说出两图中AA'的意义;
(2)说出甲图中OAB图线的意义,并判断甲图中
的波的传播方向;
(3)画出甲图中各质点再经3.5 s时的波形。
解析 (1)甲图中AA'表示质点A的振幅或1.0 s时A质点的位移,大小为0.2 m,方向为
的图像上另找一点P',若P'在P点上方,则P向上振动;若P'在下方,则P向下振动
(如图甲所示)。
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
(2)上下坡法:沿波的传播方向看去,“上坡”处的质点向下振动;“下坡”处的质
点向上振动,简称“上坡下,下坡上”(如图乙所示)。
(3)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
C.形成纵波的质点随波一起迁移
D.空气介质只能传播纵波
解析 质点的振动方向与波的传播方向垂直的波是横波,质点的振动方向与
波的传播方向在一条直线上的波是纵波;纵波质点的运动方向与波的传播
方向有时相同,有时相反,A、B项正确;无论横波还是纵波,质点都不随波迁
移,C项错误;横波不能在空气中传播,空气只能传播纵波,D项正确。
D错误。
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
二、振动图像和波的图像的比较
1.波的图像与振动图像的比较
比较项目
简谐运动的图像
简谐波的图像
图像形状



研究对象 一个振动质点
某质点位移随时间的变化
研究内容
规律
图像随时间 随时间延伸,原有部分图像
变化情况 不变
沿波传播方向上所有质点
高中物理 选择性必修第一册
第3章

1节
波的形成和描述
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
预习教材
一、波的形成与传播
1.机械波的定义
机械振动 在介质中传播,形成了机械波。
2.产生条件
(1)波源:做机械振动的物体,如振动的绳端、振动的声带等。
(2)介质:能传播波的,物质 如绳、水、空气、地壳等。
4.传播特点
(1)介质中每个质点仅在 平衡位置 附近振动, 不随波 并向前移动;
(2)波在传递振动的同时,也将波源的 能量 传递出去。
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
二、波的分类
比较
项目
横波
纵波
定义
标识性物理量
质点的振动方向
(1)波峰:凸起的 最高处
与波的传播方向
最低处
答案 √
)
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
(7)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。(
)
解析 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
率不变,但波速和波长都要改变。
答案 ×
(8)波的传播速度由波源决定。(
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
3.形成过程
介质是由许多质点组成,相邻质点间有相互作用,前一个质点的振动总
是带动后一个质点振动,依次带动下去,振动也就由发生区域向远处传
播。各质点依次振动,在同一时刻各质点的空间位置不同 ,从而形成一
定的波形,波形随时间沿传播方向传播出去,从而形成了波。
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
(3)方法1:特殊点法
由乙图可知周期为1.0 s,再经3.5 s各质点在甲图的基础上
运动3.5个周期,用特殊点法描出A、B、C、P四点的位置,
连线可得到3.5 s时的波的图像,如图所示。
方法2:波形平移法
某时刻的波形经nT时间,振动形式沿波的传播方向传播nλ距离,波形重复出
的振动周期或频率,这个周期或频率就是波的周期或频率,用T或f表示。两者
1
的关系: T= 。
(2)波长:
①在波动中,两个 相邻 的、相对平衡位置的 位移 和 振动方向总是 相同 的
质点间的距离,称为波长,用λ表示。
②在横波中,两个 相邻 波峰(或波谷)之间的距离等于波长;
③在纵波中,两个 相邻 密部(或疏部)中央的距离等于波长;
与波源开始振动的方向相同。
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
3.横波和纵波的区别
比较
项目
横波
纵波
在波动中,质点的振动方向
和波的传播方向在一条直
线上
概念
在波动中,质点的振动方向
和波的传播方向相互垂直
特征
在波动中交替、间隔出现波 在波动中交替、间隔出现
峰和波谷
密部和疏部
高中物理 选择性必修第一册
答案 ×
(2)机械波传播的是介质中的质点。(
)
答案 ×
(3)如果波源停止振动,介质中的波也会立即停止传播。(
答案 ×
)
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
(4)同一波形上各质点的振幅相同。(
)
答案 √
(5)波的图像表示介质中质点的运动轨迹。(
)
答案 ×
(6)质点做简谐运动时,在介质中形成的波形为正弦(或余弦)曲线。(
运动,水平方向不随波迁移,B错误;绳子上每一个质点的起振方向都
相同,都向上,振动周期等于波源振动周期,C正确;波的传播过程,也是
能量的传播过程,虽然每个质点均做等幅振动,但每个质点的机械能
并不守恒,D正确。
答案 ACD
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
规律方法 波动过程介质中各质点的运动特点——“带动、重复、滞后”
C.绳子上的每一个质点开始振动时,方向都向上,振动周期都相同
D.绳子上波的传播过程,也是能量的传播过程,虽然每个质点均做等幅振动,但每
个质点的机械能并不守恒
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
解析 质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的,因此每个质
点都做受迫振动,A正确;每个质点开始振动后,只在竖直方向做简谐
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
(3)波速:
①定义:将振动传播的距离 与传播 时间 之比称为波速,波在介质中的传播是
匀速传播。
②特点:通常机械波在介质中的波速是由 介质 本身的性质决定的,不同频率的
机械波在相同介质中的波速相同。
(4)波长与波速、周期(或频率)的关系:
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
例题1 (多选)如图是一条软绳,绳上选
有18个质点,质点1在外力作用下首先
向上振动,其余质点在相互作用力的带
动下依次振动,从而形成简谐波。由波
的形成及图示可知,下列说法中正确的
是(
)
A.质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的,因此每个质点均做受迫振动
B.每个质点开始运动后,在水平方向做匀速运动,在竖直方向做简谐运动


①波速 = 或 =
②适用范围:机械波或电磁波。
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
课堂检测
1.正误判断
(1)物体只要做机械振动,就一定会产生机械波。(
)
解析 机械波的形成必须具备的两个条件是振源和介质。只有物体做
机械振动,而其周围没有介质,远处的质点不可能振动起来形成机械波。
2.机械波的特点
(1)机械波传播的是振动形式、能量和信息,介质中各质点本身并不随波
传播而迁移,而是在各自的平衡位置附近振动。
(2)由于波的形成实际上是从波源开始依次带动介质中的各个质点参与
振动,所以各个质点都在做受迫振动,因此各个质点振动的周பைடு நூலகம்(频率)与
波源的周期(频率)相同。
(3)在不考虑能量损失时,各质点振动的振幅相同,各质点的起振方向都
B.振动是单个质点呈现的现象,波动是许多质点联合起来呈现的现象
C.波的传播速度就是质点振动的速度
D.有波动一定有振动,有振动一定有波动
解析 由于介质中的各部分存在相互作用,所以某一点的振动会引起相邻部分质点发生
振动,这样振动就由近及远传播开去而形成波,故选项A、B正确;波的传播速度和质点
振动的速度没有关系,故选项C错误;有波动一定有振动,但有振动不一定有波动,故选项
在一个周期内走过的路程等于振幅的四倍,不一定等于波长,B错;波的周期
与波源振动的周期始终相等,C对;根据λ=vT知,D对。
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
重难突破
一、机械波的形成与特点
1.机械波的形成
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
3.(多选)对于介质中正在传播的一列机械波,下列说法正确的是( CD )
A.传播速度等于波中某质点的振动速度
B.某质点一个周期内走过的路程等于波长
C.波的周期等于波源振动的周期
D.波在一个周期内传播的距离等于波长
解析 波在介质中匀速传播,质点的振动是变速运动,二者不相等,A错;质点
③连线:用一条 平滑 的曲线把描的点连接起来就是这列波此时刻的波的
图像,也称波形图。
(3)简谐波:波源做简谐运动时,在各个时刻波的图像是一条 正弦(或余弦) 曲线。
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
2.波的特征
(1)波的周期和频率:在波动中,各个质点的振动周期或频率相同 ,都 等于波源
1.先振动的质点带动后振动的质点。
2.后振动的质点重复前面质点的振动(振幅、周期、开始的振动方向相
同)。
3.后振动质点的振动状态落后于先振动的质点。
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
变式训练1(多选)关于振动和波的关系,下列说法正确的是( AB )
A.振动是形成波的原因,波动是振动的传播
)
解析 波速由介质本身的性质决定,在不同的介质中波速不同,另外,波速还
与温度有关。波源决定波的频率。
答案 ×
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
2.(多选)关于横波和纵波,下列说法正确的是(ABD)
A.对于纵波,质点的振动方向和波的传播方向有时相同,有时相反
B.对于横波,质点的运动方向与波的传播方向一定垂直
比喻
单人舞的录像
抓拍的集体舞照片
图像形状 正弦曲线
相同
可获得
点及
质点振动的振幅、位移、加速度的方向
的信息
联系
联系
质点的振动是组成波动的基本要素
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
2.根据波的图像判断质点振动方向或波传播方向的方法
(1)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
负。乙图中AA'表示质点P的振幅,也是P质点在0.25 s时的位移,大小为0.2 m,方向
为负。
(2)甲图中OAB段图线表示O到B之间所有质点在1.0 s时的位移。由乙图看出P质
点在1.0 s时向y轴负方向振动,所以甲图中波向左传播,则OA间各质点正向远离
平衡位置方向振动,AB间各质点正向靠近平衡位置方向振动。
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同侧(如图丙所示)。
(4)微平移法:如图丁所示,实线为t时刻的波形,作出微小时间Δt(Δ <

)后
4
的波形如虚线所示。由图可见t时刻的质点由P1(或P2)位置经Δt后运动到
P1'(或P2')处,这样就可以判断质点的振动方向了。
(2)波谷:凹下的
的波垂直
质点的振动方向
与波的传播方向
在 同一直线 上
的波
(1)密部:质点分布最密 的
地方
(2)疏部:质点分布最疏 的
地方
实物波形
绳上形成横波
弹簧上形成纵波
高中物理 选择性必修第一册
第3章 机械波 第1节 波的形成和描述
三、波的描述
1.波的图像
(1)物理意义:波的图像描述的是某一时刻各个质点对平衡位置的 位移 。
(2)获得方法:在绳子波动的某个时刻 拍下照片,就能得到该时刻 的波形;
另外还可以用下述方法:
①建立坐标系:用横坐标x表示沿波的传播方向上各个质点的, 平衡位置
用纵坐标y表示某时刻各质点偏离平衡位置的 位移 。
②描点:在坐标系中描出一系列点,使各点的横坐标为对应质点的平衡位
置x,纵坐标为该质点偏离平衡位置的位移y。
相关文档
最新文档