人教版 (2019)选择性必修 第一册2 波的描述图片ppt课件

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1．知道波长、频率和波速的概念及物理意义。2．通过对波的图像和振动图像的观察，能区分波的图像和振动图像。3．借助有关描述波的物理量结合生活实际，培养学习兴趣。
1．波的图像的意义波的图像描述的是某一时刻，沿波的传播方向的各个质点偏离________的位移。2．简谐波如果波的____是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波。可以证明，介质中有正弦波传播时，介质的质点在做________。
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3．波的图像与振动图像的区别(1)波的图像表示介质中的各个质点在________的位移。类似于生活中的“照相”。(2)振动图像表示介质中的某一质点在________的位移。类似于生活中的“录像”。
提醒　形成简谐波时，波源作简谐运动，介质中各质点也随着做简谐运动。
如图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻波的图像。请思考：
问题1　该列波的质点的振幅多大？波长是多少？
提示：该列波的质点的振幅A＝5 cm；波长λ＝4 m。
问题2　该时刻质点B与F间、D与H间、C与E间的距离有何意义？
提示：B与F间、D与H间的距离均等于一个波长λ，C与E间的距离为半个波长。
问题3　该时刻质点B、F、D、H、C、E的振动情况如何？
提示：该时刻质点B与F都位于波峰位置，速度恰好为零；D与H都位于波谷位置，速度恰好为零；C位于平衡位置，振动方向向上；E位于平衡位置，振动方向向下。
1．对波的图像的理解(1)波的图像是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”。可以将波的图像比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”。(2)简谐波的图像是正(余)弦曲线，是最简单的一种波，各个质点振动的最大位移都相等，介质中有正弦波传播时，介质中的质点做简谐运动。(3)横波的图像形状与波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布相似，波形中的波峰即图像中的位移正向的最大值，波谷即图像中的位移负向的最大值，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。
(4)波的图像具有周期性。在波的传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，不同时刻质点的位移不同，则不同时刻波的图像不同。质点的振动位移做周期性变化，则波的图像也做周期性变化。经过一个周期，波的图像复原一次。(5)波的传播方向具有双向性。波沿x轴传播时，可以沿x轴正向传播，也可以沿x轴负向传播，具有双向性。
2．由波的图像可获取的信息(1)可以直接读出在该时刻各个质点的位移。(2)可以直接读出各质点的振幅A。(3)可以直接读出波的波长λ。(4)可以根据波形图、波的传播方向判断该时刻某个质点的振动方向。
【典例1】　如图所示是一列简谐横波在某时刻的波形图，若此时质点P正处于加速运动过程中，则此时(　　)A．此波沿x轴正向传播B．质点N比质点Q先回到平衡位置C．质点N处于减速运动过程中D．质点Q和质点N运动情况恰好相反
B　[质点P加速运动，知P向平衡位置振动，即方向向下振动，根据“上下坡法”知，波向左传播，则Q点向上振动，N点向上振动，则可知N点直接到达平衡位置，而Q点先向上再向下，故N点比Q点先回到平衡位置，故A错误，B正确；因N点向上振动，此时在向平衡位置运动，速度增大，为加速过程，故C错误；波向左传播，根据“带动法”可知，N点和Q点均向上运动，运动方向相同，故D错误。]
方法技巧　已知“某时刻的波形图”和“波的传播方向”判断某个“质点的振动方向”的方法
注意：对于“某时刻的波形图”“波的传播方向”“质点的振动方向”三个要素之间可以相互判断：只要知道其中任意两个要素，就能判断第三个要素。
[跟进训练]1．(多选)如图所示为一列向右传播的简谐横波在某个时刻的波形图，由图像可知(　　)A．质点b此时位移为零B．质点b此时向y轴负方向运动C．质点d的振幅是2 cmD．质点a经过半个周期通过的路程是4 cm，偏离平衡位置的位移是4 cm
1．波长(1)定义。在波的传播方向上，________总是相同的两个____质点间的距离，通常用λ表示。(2)特征。在横波中，两个________或两个________之间的距离等于波长。在纵波中，两个________或两个________之间的距离等于波长。
知识点二　波长、频率和波速
注意：“相邻”和“振动相位总是相同的”是波长定义的关键，二者缺一不可。
提醒　某种机械波从一种介质进入另一种介质，频率不变，波速改变。
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，如图所示。将水波视为横波。
问题1　这列水波的波长和频率是多少？
问题2　这列水波的波速是多少？
1．波长的三种求法(1)定义法：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：“振动相位总是相同”和“两个相邻质点”两个关键词。 “振动相位总是相同”的两质点，在波的图像上振动位移总是相同，振动速度总是相同。
(2)图像法。①在波的图像上，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。②在波的图像上，振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长。(3)公式法。根据公式λ＝vT来确定。
【典例2】　如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x＝5 m的M点时开始计时，已知P点相继出现两次波峰的时间间隔为0.4 s，下列说法中不正确的是(　　)A．这列波的波长是4 mB．这列波的传播速度是10 m/sC．质点Q(x＝9 m)经过0.5 s才第一次到达波峰D．M点以后各质点开始振动的方向都是沿y轴负方向的
[跟进训练]2．原点O处有一简谐横波波源，t＝0时波源开始振动，形成沿x轴正向传播的机械波，当t＝0.6 s时的波形图如图所示，此时质点P刚好开始振动，下列说法中不正确的是(　　)A．这列波的传播速度为10 m/sB．t＝0.7 s时质点b运动方向沿y轴正方向C．再经过0.1 s质点a(x＝1.5 m)通过的路程小于10 cmD．此时质点a与质点b运动方向相反
1．(2023·新课标卷)船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声。声波在空气中和在水中传播时的(　　)A．波速和波长均不同B．频率和波速均不同C．波长和周期均不同D．周期和频率均不同
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A　[声波的周期和频率由振源决定，故声波在空气中和在水中传播的周期和频率均相同，但声波在空气和水中传播的波速不同，根据波速与波长关系v＝λf 可知，波长也不同，故A正确，B、C、D错误。]
2．(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，波源在坐标原点，波速v＝10 m/s，已知在t＝0时刻的波形如图所示，此时波刚好传播到x＝5 m处。下列说法正确的是(　　)A．这列波的振幅为10 cmB．这列波的周期为4 sC．这列波的波长为4 mD．0.2 s后，质点a运动到质点b现在所处的位置
3．(多选)A、B两列波在某时刻的波形如图所示，经过t＝TA时间(TA为波A的周期)，两波再次出现如图波形，则两波的波速之比vA∶vB可能是(　　)A．2∶1　　　B．4∶1　　　C．1∶2　　　D．1∶4
4．一列简谐横波某时刻波形如图甲所示。由该时刻开始计时，质点L的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是(　　)A．该横波沿x轴负方向传播B．质点N该时刻向y轴负方向运动C．质点L经半个周期将沿x轴正方向移动D．该时刻质点K与M的速度、加速度都相同
B　[由题图乙可知质点L的振动情况，该时刻质点L向y轴正方向振动。根据“上下坡”法或者“微平移”法可知，该横波沿x轴正方向传播，质点N该时刻向y轴负方向运动，故A错误，故B正确；质点L只在平衡位置附近沿y轴方向上下振动，波传播时，质点不会沿x轴正方向移动，故C错误；该时刻质点K与M的速度为零，质点K加速度沿y轴负方向，质点M加速度沿y轴正方向，故D错误。故选B。]
回归本节知识，自我完成以下问题：1．波的图像的纵、横坐标分别代表什么？
提示：纵坐标代表质点离开平衡位置的位移，横坐标代表质点的平衡位置。
2．波的图像的物理意义是什么？
提示：某时刻不同质点的位置。
3．在波的图像中能直接获取哪些信息？
4．波长、频率和波速的关系是什么？
题组一　波的图像1．一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4 m/s。某时刻波形如图所示，下列说法正确的是(　　)A．这列波的振幅为4 cmB．这列波的周期为0.5 sC．此时x＝4 m处质点沿y轴负方向运动D．此时x＝4 m处质点的加速度为0
课时分层作业(十二)　波的描述
2．(多选)一列简谐横波某时刻波的图像如图所示，Q、P、N是波的传播方向上的三个质点，此时刻三个质点到各自平衡位置的距离相等，并且质点P正加速运动，则(　　)A．此时刻，质点Q正加速运动B．此时刻，质点N正加速运动C．再过半个周期，质点Q正加速运动D．再过半个周期，质点N正加速运动
BD　[因为题图所示时刻质点P正在加速运动，即向下运动靠近平衡位置，根据“上下坡”法判断可知波向左传播，此时Q向上运动，处于减速状态，N向上运动，处于加速状态，A错误，B正确；再过半个周期，Q向下运动，处于减速状态，N向下运动，处于加速状态，C错误，D正确。]
3．(多选)下列波形图中，描述质点此刻振动方向(以竖直箭头表示振动方向)正确的是(　　)
A　　　　　　　　　　　B
C　　　　　　　　　　　D
BC　[若波向右传播，根据波的传播方向和质点的振动方向的关系，可知题图A、B中质点振动的方向向上，A错误，B正确；若波向左传播，根据波的传播方向和质点的振动方向的关系，可知题图C、D中质点振动的方向向下，C正确，D错误。]
4．(2023·海南卷)如图所示的两张图，分别是一列机械波在传播方向上相距6 m的两个质点P、Q的振动图像，下列说法正确的是(　　)A．该波的周期是5 sB．该波的波速是3 m/sC．4 s时P质点向上振动D．4 s时Q质点向上振动
题组二　波长、频率和波速5．(多选)振动在介质中传播的过程中，下列关于波长的说法正确的是(　　)A．振动相位总相同的两个相邻质点间的距离是一个波长B．振动位移大小总是相同的两个相邻质点间的距离是一个波长C．两个波峰之间的距离是一个波长D．质点完成一次全振动，波传播的距离为一个波长
AD　[根据波的周期性知，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长，故A正确；振动位移大小总是相同的两个相邻质点间的距离是半个波长，故B错误；两个相邻波峰之间的距离是一个波长，故C错误；质点完成一次全振动，相当于经历了一个周期，所以波传播的距离为一个波长，故D正确。]
6．如图所示，a、b、c、d是一简谐横波上的质点，某时刻a、d位于平衡位置且相距为9 m，c在波谷，该波的波速为2 m/s。若此时a经平衡位置向上振动，则(　　)A．此波向右传播B．b点振动周期为3 sC．c点运动速度大小为2 m/sD．此波在a、d两点之间传播需3 s
7．位于坐标原点处的波源竖直向上振动，经过0.5 s，O、M间第一次形成如图所示的波形，则下列说法正确的是(　　)A．该波的波长为3 mB．该波的周期为2.5 sC．再经过0.2 s，质点N第一次到达波峰D．再经过0.6 s，质点M的振动方向沿y轴负方向
C　[该波的波长为4 m，故A错误；经过0.5 s，O、M间第一次形成如题图所示的波形，波传播到x＝5 m的质点，该波的周期为0.4 s，故B错误；再经过0.1 s，波传播到N，向上振动，再经过0.1 s，质点N第一次到达波峰，故题图所示的波形再经过0.2 s，质点N第一次到达波峰，故C正确；再经过0.6 s时间，质点M的振动方向沿y轴正方向，故D错误。]
8．如图所示，一列简谐横波平行于x轴传播，图中的实线和虚线分别为t＝0和t＝0.1 s时的波形图。已知平衡位置在x＝6 m处的质点，在0到0.1 s时间内运动方向不变。这列简谐波的周期为____ s，波速为____ m/s，传播方向沿x轴________(填“正方向”或“负方向”)。
9．一列沿x轴正方向传播的横波在某一时刻的波形如图所示，已知该波沿x轴匀速前进，每秒向前传播16 m。(1)指出这列波中质点振动的振幅；(2)画出再经过0.125 s时的波形。
[解析]　(1)由题中图像可以看出，质点振动的最大位移是10 cm，因此振幅是10 cm。(2)由于波匀速前进，经0.125 s波沿x轴正方向移动的距离为Δx＝vΔt＝16×0.125 m＝2 m，所以再经过0.125 s时的波形如图中虚线所示。
[答案]　(1)10 cm　(2)见解析图
11．(多选)如图甲所示，沿波的传播方向自左向右选取a、b、c、d、e、f 六个质点，相邻两质点之间的距离均为1 m，各质点均静止在各自的平衡位置。t＝0时刻振源a开始做简谐运动，其振动图像如图乙所示(竖直向上为振动位移的正方向)，形成的简谐横波以2 m/s的速度水平向右传播，则下列说法正确的是(　　)
A．t＝2.5 s时刻，波传播到质点 f，质点 f 开始振动的方向竖直向上B．0～2 s内，质点b运动的路程为40 cmC．3～3.5 s内，质点d的加速度逐渐减小D．t＝5.5 s时刻，质点e第二次处于波谷位置
A　　　　　　　　　 B
C　　　　　　　　 　D
D　[由于t＝0时波源从平衡位置开始振动，由振动方程可知，波源起振方向沿y轴正方向，且t＝T时波的图像应和t＝0时的相同，根据“上坡下，下坡上”可知t＝T时的波形图为选项D图。]
13．如图所示为一列简谐横波在t1＝0时刻的波的图像，此时质点M正处于平衡位置，沿y轴负方向运动，t2＝0.55 s时质点M恰好第三次到达y轴正向最大位移处，求：(1)该波传播的方向和波速大小；(2)从t1＝0到t3＝1.20 s，波中质点N经过的路程和t3＝1.20 s时N相对平衡位置的位移。