波的形成与描述(第2课时)

2、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（ C ）
习 题
A.向右传播，且此时质点B正向上运动
演
B.向右传播，且此时质点C正向下运动
练
C.向左传播，且此时质点D正向上运动
D.向左传播，且此时质点E正向下运动
振 动 图 像 与 波 的 图 像
振动图像与波的图像的比较
波
的频率，用 f 表示。
的 特 征
f 1 T
02 波长
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
二
的距离，称为波长。用 λ 表示。
、
波峰到相邻波峰
波
的
特
征
波谷到相邻波谷
密部中央到相邻密部中央
疏部中央到相邻疏部中央
03 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。
二 、
v x
由振动图象知 T=2s 波长λ=100cm=1m
则 v 0.5m / s
T
讨论 由波的形成过程理解质点振动与波形传播之间的关系是解决问题的关键。
图 3-16 中，若还知道该波沿 x 轴负方向传播的距离，你能否确定该过程中 质点 P 振动所经历的时间？
t x v
如图 3-17 所示，一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，蓝线为 t1 = 0 时波 的图像，红线为 t2 = 0.01 s 时波的图像。已知周期T ＞ 0.01 s，请判断 0.01 s 时质点 P 振动的方向，并求出波速。
y
一
、
波
的
图O 像
x
点一点 播动画
振动方向与波传播方向的常用判断方法
（1）质点带动法 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．
振动方向与波传播方向的常用判断方法
（2）迎背风坡法
将波的传播方向视为风的方向去，“迎风坡”处的质点向下振动；
由波形图知t2时刻P向下振动 由t1至t2时间内波向右传播1m
v x 1 m / s 100m / s t 0.01
在爱因斯坦的广义相对论中，引力被认为是时空弯曲的一种效应。这种
弯曲时空是由质量的存在而导致的。通常而言，在一个给定的体积内，包含
的质量越大，在这个体积边界处所导致的时空曲率越大（图 3-18）。当一
“背风坡”处的质点向上振动。
y
波的传播方向
迎风坡
O
背风坡
x
迎风坡
振动方向与波传播方向的常用判断方法
（3）同侧法 在波的图像上的某一点，沿水平方向画一个箭头表示波的传播方向，沿竖
直方向画另一个箭头表示质点振动方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧。
振动方向与波传播方向的常用判断方法
（3）图象平移法 将波形图沿传播方向进行微小平移来表示下一时刻的波形，由于质点不
质点做简谐运动,属非匀变速 运动
单人舞的录像
x轴上所有质点在某一时刻相对于 平衡位置振动的位移
波在同一均匀介质中是匀速传播 的,介质的质点做简谐运动
抓拍的集体舞照片
01 波的周期与频率
波传播过程，各质点的振动周
期都等于波源的振动周期，这个周
二
期就是波的周期，用 T 表示。
、
介质中质点振动的频率就是波
解 由题意可知，甲、乙两船之间的距离等于个波长
1.5 L
解得 16m
这列水波的周期: T 60 s 3s 20
由 v 得水波的波速 v 16 m / s 5.3m / s
T
3
机械波的波长与波源的频率及波速有关。一般情况下，机械波在介质中的波 速仅由介质决定。敲击频率为 256 Hz 的音叉产生的声波，在空气中传播时波长 为 1.32 m。若换成频率为 2 048 Hz 的音叉，波长变为多少？
个有质量的物体在时空中运动的时候，曲率变化反映了这个物体的位置变化。
引
在某些特定环境之下，加速物体能使曲率产生变化，并且能以波的形式向外 以光速传播。这种传播现象称为引力波，它以引力辐射的形式传输能量。
力
波
波
t
的 特
经过一个周期，振动在介质中 传播的距离等于一个波长。
征
v
T
v f
通常，机械波在介质中的波速 是由介质本身的性质决定的。在不 同的介质中，波速是不同的。
0°C时声波在几种介质中的波速
不 同 介 质 传
停在水面上的两艘船相距 24 m。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 3-14 所示。 若将水波视为横波，求这列水波的波长和波速。
第2课时
制作：沈雄斌 授课：东山二中高二物理
质
点
的
振
动
与
波
的
传
播
波在介质中传播时，各质点都在平衡位置附近振动，
而整个波形不断地向前传播。
以质点的平衡位置为横坐标，以质点离பைடு நூலகம்平衡位置的位移为纵坐标。
一 、 波 的 图 像
y ①波的图像能反映了介质中的各个质点在某一时刻的位移情况。
一
表示波的传播方向
随波平移，则同一质点在下一时刻的位置在上方，则该时刻质点是向上振动， 下一时刻位置在下侧则该时刻向下振动。
1、如图所示为一列向右传播的简谐波的波形图， 求：图中A、B、C、D、E各质点的振动情况
v
习 题 演 练
A：振动向下 B：振动向上 C：振动向上 D：振动向下 E：振动向下
讨论
如果这列波是向左传播的，则这四个质点的振动方向又如何？
、
波
的O
x
图
像
②横波的图像与波的形状一致。
③简谐波
（1）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，这种波称为简谐波
一 、 波 的 图 像
（2）简谐波是一种最基本、最简单的波。
（3）复杂的波可视为由若干个简谐波合成
请分析当前时刻各质点的振动方向。如果波向左传播，当前时 刻质点的振动方向又是怎样？
解
声波在空气中的波速相同
由 v f 得 1 f1 2 f2
解得： 2
1 f1
f2
1.32 256 m 2048
0.23m
图3-15(a)是一列简谐横波在t= 2 s 时的图像，图3-15(b)是这列波中质 点 P的振动图像，求该波的传播速度和传播方向。
分析
由振动图像可知，在t = 2 s 时 质点 P向上振动。结合波的图像可知， 经短暂时间，质点 P运动到P′位置， 如图 3-16 所示。因简谐横波在传播 时波形沿传播方向平移，此时的波形 过点P′（图中蓝线 ）。比较波形变 化，可判断该波沿 x 轴负方向传播。
振动图像与波的图像的比较
比较项目
图像变化 一个完整图 像所占横坐 不 标的距离 同 点 物理意义
运动情况 比喻
简谐运动的图像
图像随时间延伸,原有部分图 形不变
名称
简谐波的图像 整个波形沿波的传播方向平移,不 同时刻波形可能不同
表示一个周期T
表示一个波长λ
一个质点相对于平衡位置的位 移x随时间t的变化关系