高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 波的描述课文配套课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册2 波的描述课文配套课件ppt，共28页。PPT课件主要包含了学科素养与目标要求，内容索引，波长周期和频率，波的多解性等内容，欢迎下载使用。

1.理解波长、频率和波速的物理意义及其关系.2.理解波的周期、频率与质点振动周期和频率的关系.
1.能从波的图象中求出波长.2.会进行波长、频率和波速之间的计算.3.会处理由波的双向性和周期性引起的多解问题.
NEIRONGSUOYIN
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1.波长λ(1)定义：在波动中，振动相位总是相同的两个 质点间的距离.(2)特征①在横波中，两个相邻 或两个相邻 之间的距离等于波长.②在纵波中，两个相邻 或两个相邻 之间的距离等于波长.
2.周期T、频率f(1)周期(频率)：在波动中，各个质点的 叫波的周期(或频率).(2)周期T和频率f的关系：互为 ，即f＝ .(3)波长与周期的关系：经过 ，振动在介质中传播的距离等于一个波长.
1.定义：机械波在 的传播速度.2.决定因素：由 本身的性质决定，在不同的介质中，波速是 (填“相同”或“不同”)的.3.波长、周期、频率和波速的关系：v＝ ＝ .
1.判断下列说法的正误.(1)在波的传播方向上位移始终相同的两质点间的距离等于波长.(　　)(2)在波的传播方向上振动速度始终相同的相邻两质点间的距离等于波长.(　　)(3)波的频率由介质决定.(　　)(4)根据v＝ 可知，机械波的波长越长，波速越大.(　　)
2.一列简谐横波在某一时刻的波形图如图1所示，由该图象可知该波的振幅为____ cm，波长为_____ m；若该波波源的振动周期为T＝0.2 s，则该波的频率f＝_____ Hz，波速v＝_____ m/s.
一列向右传播的机械波的图象如图所示.
答案　它们的振动是完全相同的，只是后一质点比前一质点晚振动一个周期；
(1)1和9、2和10、3和11……每两个点的振动有什么共同的特点？
(2) 1和9、2和10、3和11……每两个点到平衡位置的距离是否相等？
波长的三种确定方法1.根据定义确定：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离等于一个波长.注意　两个关键词：“振动相位总是相同”、“相邻两质点”.“振动相位相同”的两质点，在波的图象上振动位移总是相同，振动速度总是相同.2.由波的图象确定(1)在波的图象上，振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长.(2)在波的图象上，无论从什么位置开始，一个完整的正(余)弦曲线对应的水平距离为一个波长.3.根据公式λ＝vT来确定.
例1　(多选)如图2所示是一列向右传播的简谐横波在某一时刻的波形图，下列说法中正确的是 A.质点A、C、E、G、I在振动过程中位移总是相同B.质点B、F在振动过程中位移总是相同C.质点D、H间的距离是一个波长D.质点A、I在振动过程中位移总是相同，它们间的 距离是一个波长
解析　从题图可以看出质点A、C、E、G、I在该时刻的位移都是零，由于波的传播方向是向右的，容易判断出质点A、E、I的速度方向是向下的，而质点C、G的速度方向是向上的，因而这五个质点的位移不总是相同，A错误；质点B、F是同处在相邻的波峰的两个点，它们的振动相位完全相同，在振动过程中位移总是相同，B正确；质点D、H是同处在相邻的两个波谷的两个点，它们之间的距离等于一个波长，C正确；虽然质点A、I在振动过程中位移总是相同，振动相位也完全相同，但由于它们不是相邻的振动相位完全相同的两个点，它们之间的距离不是一个波长而是两个波长，D错误.
二、波速与波长、周期、频率的关系
已知声波在钢轨中传播的速度远大于在空气中传播的速度，则当声音由钢轨传到空气中时，频率如何变化？波长如何变化？
答案　当声音由钢轨传到空气中时，频率不变，波速减小，由波速公式v＝λf可知，波长变短.
1.在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于一个波长.波速与波长、周期、频率的关系为：v＝ ＝λf.2.波的周期和频率由波源决定，与v、λ无关，当波从一种介质进入另一种介质时，周期和频率不发生改变.3.波速由介质本身的性质决定，在同一种均匀介质中波速不变.
例2　(2018·全国卷Ⅱ)声波在空气中的传播速度为340 m/s，在钢铁中的传播速度为4 900 m/s.一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00 s.桥的长度约为______m.若该声波在空气中的波长为λ，则它在钢铁中的波长为λ的_____倍.
代入L＝vt中解得桥长L≈365 m
例3　(2018·江苏卷)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x＝0和x＝0.6 m处的两个质点A、B的振动图象如图3所示.已知该波的波长大于0.6 m，求其波速和波长.
由于波长大于0.6 m，由图象可知，波从A到B的传播时间Δt＝0.3 s
答案　2 m/s　0.8 m
解析　由题图图象可知，周期T＝0.4 s
波长λ＝vT，代入数据得λ＝0.8 m.
[学科素养]　例2、例3考查了波速与波长、周期、频率的关系.需要知道在不同介质中波的传播速度不同，但是其频率不会发生变化.在解题过程中，回顾了物理概念和规律，熟练了各物理量之间的相互运算，体现了“物理观念”与“科学思维”学科素养.
一列周期为T的机械波某时刻的波形图如图所示.
(1)a质点需多长时间第一次运动到波峰？
答案　若波沿x轴正方向传播，该时刻a质点向y轴正方向运动，经 T第一次运动到波峰.若波沿x轴负方向传播，该时刻a质点向y轴负方向运动，经 T第一次运动到波峰.
(2)该图中与a质点运动速度始终相等的质点有几个？
答案　与a质点的距离为nλ(n＝1,2,3，…)的所有质点与a质点的运动速度始终相等，在该图中只有一个.
1.波的传播方向的双方向性形成多解凡是没有指明机械波沿哪个方向传播，就要讨论两个方向的可能性.2.波的时间的周期性形成多解机械波在介质中传播过程，t时刻与t＋nT(n＝1,2，…)时刻的波形完全重合，即同一波形图可能是不同时刻形成的.3.波的空间的周期性形成多解将某一波形沿波的传播方向平移波长的整数倍的距离，平移后的波形与原波形完全重合，这就是波的空间周期性.
4.质点的振动情况不明形成多解在波动问题中，如讲到某质点在某时刻处于最大位移处，就包含有处于正向最大移位处与负向最大位移处两种可能；讲到质点从平衡位置开始振动，就可能是沿y轴正向或负向两个方向振动.
例4　(2018·沈阳市郊联体高二上学期期末)如图4所示，实线是某时刻的波形图象，虚线表示0.2 s后的波形图象，下列说法正确的是 A.若这列波向左传播，则可确定它传播的距离的大小B.若这列波向右传播，则可求它的最大周期C.若波速是35 m/s，则波的传播方向向右D.不管波的传播方向如何，由图象都可以确定x＝0的 质点在0.2 s时间内的位移和路程
解析　若波向左传播，它传播的距离的大小Δx＝(n＋ )λ(n＝0、1、2…)，不确定，A错误；
由题图知，该波的波长λ＝4 m，当v＝35 m/s时，波传播的位移：x＝vt＝35×0.2 m＝1 λ，根据波形的平移得到，波向左传播，C错误；由于周期不确定，所以无法确定x＝0的质点在0.2 s时间内的路程和位移，D错误.
例5　(多选)(2018·全国卷Ⅲ)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0和t＝0.20 s时的波形分别如图5中实线和虚线所示.已知该波的周期T>0.20 s.下列说法正确的是 A.波速为0.40 m/sB.波长为0.08 mC.x＝0.08 m的质点在t＝0.70 s时位于波谷D.x＝0.08 m的质点在t＝0.12 s时位于波谷E.若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s，则它在该介质中的波长为0.32 m
解析　因周期T>0.20 s，故波在Δt＝0.20 s内传播的距离小于波长λ，由图象可知波的传播距离Δx＝0.08 m，故波速v＝ ＝0.40 m/s，A对；由题图可知波长λ＝0.16 m，B错；
根据λ＝vT和波的周期T不变得，波速v变为0.80 m/s时波长λ＝0.32 m，E对.