高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册波的形成和描述图文ppt课件

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第2课时　波的描述第3章 机械波1.理解波的图像的物理意义。2.理解波速、波长、周期、频率的关系。3.能应用波速公式进行相关计算和分析。学习目标目 录CONTENTS知识点1知识点二　波的特征知识点一　波的图像知识点一　波的图像1.波的图像：用横坐标x表示沿波传播方向上各个质点的__________，用纵坐标y表示各个质点离开平衡位置的______，规定位移方向向上为正值。在坐标平面内，以______时刻______质点的x、y值描出各对应点，再把这些点用平滑曲线连接起来，就得到该时刻波的图像，也称波形曲线或波形。2.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，这种波称为简谐波。平衡位置位移某一各个3.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”。(2)简谐波的图像是正(余)弦曲线，介质中的质点做简谐运动。4.波的图像的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，一个周期内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。传播过的区域，每经过一个周期，波的图像复原一次。【思考】 如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐波在某一时刻的图像。(1)波的图像有什么特征？(2)此时刻P质点在向哪个方向运动？(3)由图像还可以读出哪些信息？提示　(1)是一条正弦曲线。(2)此时P质点沿y轴正方向运动。(3)由波的图像还可以获得以下信息：①可以直接看出该时刻各个质点的位移。②可以直接看出在波的传播过程中各质点的振幅A＝10 cm。③可以判断出各个质点在该时刻的振动方向。④可以直接读出波长λ＝4 m。例1 (多选)如图所示为一列简谐波在某一时刻的波形图，此时刻质点F的振动方向如图所示。则(　　)A.该波沿x轴正方向传播B.质点B和D的运动方向相同C.质点C比质点B先回到平衡位置D.此时质点F和H的加速度相同CDAC判断质点振动方向的方法1.带动法：后面质点依次重复前面质点的振动。2.上下坡法：沿波的传播方向看，“上坡”的点向下运动，“下坡”的点向上运动，简称“上坡下，下坡上”(如图甲所示)。甲　　3.同侧法：在波的图像上的某一点，沿y轴方向画出一个箭头表示质点运动方向，并设想在同一点沿x轴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(如图乙所示)。乙丙知识点二　波的特征1.周期：波在介质中传播时，各质点的振动周期______，都等于______的振动周期，这个周期就是波的周期，用T表示。2.频率：介质中的质点______的频率就是波的频率，用f表示。相同波源振动4.波长(1)定义两个______的、相对平衡位置的位移和振动方向总是______的质点间的距离，称为波长，用λ表示，如图所示。相邻相同(2)特征①在横波中，两个相邻______ (或波谷)之间的距离等于波长。②在纵波中，两个相邻______ (或______)之间的距离等于波长。波峰密部疏部【思考】1.如图所示为某一波形图，介质中A、B两质点平衡位置之间的距离为5 m，波源完成一次全振动的时间为2 s。(1)该波的波长为____ m，波的周期为____ s。(2)该波的波速为________。(3)若该时刻此波刚好传播到B点，试画出经过2 s时的波形图。提示　(1)4　2　(2)2 m/s(3)2.声波由空气传入水中，波的频率和波长怎样变化？例3 (鲁科版教材P71例题改编)相距18 m的甲、乙两条船停在湖中，某时刻开始波源以0.2 Hz的频率上下振动，形成的水波可视为简谐横波，波源和甲、乙两船的相对位置如图所示，通过观察发现当甲船位于波谷时，乙船位于波峰，且两船之间还有一个波峰。下列说法正确的是(　　)A.这列波的速度为2.4 m/sB.这列波的波长为15 mC.这列波的周期为0.5 sD.一段时间后甲船靠近乙船A例4 (鲁科版教材P75节练习8改编)一列沿x轴正方向传播的简谐波，在t＝0时刻的波形图如图所示，已知这列波在A出现两次波峰的最短时间是0.4 s，求：(1)这列波的波速是多少？(2)再经过多少时间质点B才能第一次到达波峰？(3)这段时间里B通过的路程是多少？答案　(1)10 m/s　(2)0.7 s　(3)9 cm解析　(1)由题图可知，波长λ＝4 m，因A点两次出现波峰的最短时间是0.4 s，(2)波传到B点的位移x＝9 m－5 m＝4 m归纳提升 周期和频率、波长、波速的决定因素及关系随堂对点自测2D解析　由于t＝0时波源从平衡位置开始振动，则由振动方程可知，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D图，故D正确。BD2.(波的图像)(多选)如图为一列沿x轴正向传播的简谐横波在t＝0时刻的图像，位于坐标原点的振源振动周期为1 s。以下说法正确的是(　　)A.质点b的振幅为0B.质点b的周期为1 sC.经过0.25 s，质点b沿x轴正向移动0.5 mD.从t＝0时刻起，质点a比质点c先回到平衡位置ACD3.(波的特征)(多选)一列简谐横波沿x轴传播时，某时刻的波形如图所示，其中质点A在图示时刻位于最大位移处，位于x轴上的质点B与坐标原点相距0.5 m，此时刻它正好经过x轴向y正方向运动，历经0.02 s达到最大位移处，由此可知(　 　)A.这列波的波长是2 mB.这列波的频率是50 HzC.这列波的波速是25 m/sD.这列波是从右向左传播的课后巩固训练3ABD题组一　波的图像1.(多选)关于波的图像，下列说法正确的是(　 　)A.波的图像反映的是某一时刻介质中各质点的位移B.若已知某一质点在某时刻的振动方向,则可以由波的图像判断出波的传播方向C.从波的图像中能读出质点的振幅和周期D.在不同时刻波的图像有可能完全相同解析　波的图像表示的是某一时刻介质中各质点的位移，A正确；波动是振动的传播，质点的振动方向和波的传播方向可以进行互判，B正确；从波的图像中能读出质点的振幅，但是不能读出周期，C错误；波的图像随时间一直在变化，连续波每隔一个周期波形完全相同，D正确。基础对点练BD2.(多选)(鲁科版教材P69物理聊吧改编)根据图甲和图乙，判断下列说法正确的是(　　)A.甲是振动图像，乙是波的图像B.甲是波的图像，乙是振动图像C.甲中A质点向下振，乙中B时刻质点向下振D.甲中A质点向上振，乙中B时刻质点向下振解析　波的图像的横坐标为波的传播方向上各质点的平衡位置，振动图像的横坐标为时间，故A错误，B正确；甲中A质点被其左侧的质点带动向上振，乙中B时刻后质点位移由零变为负值，质点向下振，故C错误，D正确。C3.一列简谐横波在x轴上传播，在某时刻的波形如图所示，已知此时质点F的运动方向为沿y轴的负方向，则(　　)A.此波向x轴的正方向传播B.质点D此时向上运动C.质点C比质点B先回到平衡位置D.质点E的振幅为零解析　因为此时质点F的运动方向为沿y轴的负方向，则根据“同侧法”可知，此波向x轴的负方向传播，A错误；波向x轴的负方向传播，则质点D此时向下运动，B错误；因为质点B向上振动，而质点C在最高点，所以质点C比质点B先回到平衡位置，C正确；质点E的位移为零，但是振幅不为零，D错误。BC4.(多选)(鲁科版教材P74节练习3改编)取一条较长的软绳，用手握住一端(O点)连续上下抖动，在绳上形成一列简谐横波。已知O点完成一次全振动所用的时间为T，某一时刻的波形如图所示，绳上a、b两点均处于平衡位置，下列说法正确的是(　　)B题组二　波的特征5.如图所示，位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波。若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则(　　)A.f1＝2f2，v1＝v2 B.f1＝f2，v1＝2v2C.f1＝f2，v1＝0.5v2 D.f1＝0.5f2，v1＝v2解析　同一波源的频率相等，所以有f1＝f2，从图中可得λ1＝2λ2，故根据公式v＝λf可得v1＝2v2，B正确，A、C、D错误。C6.在静止的湖面上小明和小刚分别划着两艘小船，有一列水波从小明的船传向小刚的船，两人停止划船两船均上下浮动，某时刻形成如图所示波形图，两船分别位于波峰P点和波谷Q点，P点船经5 s第一次到波谷，则(　　)A.这列波是纵波B.这列波的波长为30 mC.这列波的波速为6 m/sD.两船不可能同时位于平衡位置D7.在均匀介质中，各质点的平衡位置在同一直线上，相邻两质点的距离均为s，如图甲所示。振动从质点1开始向右传播，质点1开始运动时的速度方向竖直向上。经过时间t，前13个质点第一次形成如图乙所示的波形。关于这列波的周期和波速，下列说法正确的是(　　)B8.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 sD9.(2024·广东珠海市期末)一列简谐横波从左向右以v＝2 m/s的速度传播，某时刻的波形图如图所示，下列说法正确的是(　　)综合提升练A10.图甲中的B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射。探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成B超图像。图乙为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，t＝0时刻波恰好传到质点M，已知此超声波的频率为1×107 Hz，下列说法正确的是(　　)A.血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为1.4×103 m/sB.质点M开始振动的方向沿y轴正方向C.0～1.25×10－7 s内质点M的路程为0.175 mmD.t＝1.25×10－7 s时质点M运动到横坐标x＝35×10－2 mm处11.(2024·福建漳州市高二统考期末)如图甲，水袖舞是中国京剧的特技之一，因其身姿摇曳、技法神韵倍受人们喜欢。某次表演中演员甩出水袖的波浪可简化为简谐横波，图乙为该简谐横波在t＝0时刻的波形图，图丙为图乙中P点的振动图像。袖子足够长且忽略传播时振幅的衰减。求：(1)该水袖舞形成的简谐波波速大小v；(2)经t＝1.2 s质点P运动的路程s。答案　(1)0.75 m/s　(2)1.2 m解析　(1)根据图乙可知λ＝0.6 m，根据图丙可知T＝0.8 s培优加强练12.(多选)一列简谐横波在t＝1 s时的波形图如图所示，a、b、c分别为介质中的三个质点，其平衡位置分别为xa＝0.5 m、xb＝2.0 m、xc＝3.5 m。此时质点b正沿y轴负方向运动，且在t＝1.5 s时第一次运动到波谷。则下列说法正确的是(　　)BC