1、2.2機(jī)械波的描述,第2章機(jī)械波,學(xué)習(xí)目標(biāo),1.知道什么是波的圖像，知道縱、橫坐標(biāo)各表示什么物理量. 2.能區(qū)別振動(dòng)圖像和波的圖像. 3.知道波長的含義，能從波的圖像中求出波長. 4.知道波的周期和頻率，會(huì)用公式vf解答實(shí)際的波動(dòng)問題.,內(nèi)容索引,重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測 檢測評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過關(guān),自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),自主預(yù)習(xí),1.波的圖像 (1)簡諧波：如果波的圖像是 ，這樣的波叫正弦波，也叫簡諧波. (2)波形圖的物理意義：表示介質(zhì)中 在 偏離平衡位置的位移情況. 2.波長：在波動(dòng)中，對平衡位置的 的兩個(gè) 質(zhì)點(diǎn)間的距離.,正弦曲線,各個(gè)質(zhì)點(diǎn) 某時(shí)刻,位移總是相等,相鄰,3

2、.波的周期(或頻率)：在波動(dòng)中，各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期(或頻率)是 的，它們都等于 的振動(dòng)周期(或頻率)，這個(gè)周期(或頻率)就叫做波的周期(或頻率). 4.波速：(1)定義：機(jī)械波在介質(zhì)中 . (2)波長、頻率和波速的關(guān)系：v .,相同,波源,傳播的速度,f,重點(diǎn)探究,一、用圖像描述機(jī)械波,導(dǎo)學(xué)探究 取一條較長的軟繩，一同學(xué)用手握住一端拉平后上下抖動(dòng)，另一同學(xué)手持?jǐn)?shù)碼相機(jī)按下快門，想象一下，照片上繩子的像有什么特點(diǎn)？,答案照片上繩子的像類似正弦曲線.,答案,知識(shí)深化 1.波的圖像的作法 (1)建立坐標(biāo)系：用橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，用縱坐標(biāo)y表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位

3、移. (2)正方向的選取：選取質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的某一個(gè)方向?yàn)閥軸正方向，x軸一般選取向右為正方向. (3)描點(diǎn)：把某一時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的位移畫在坐標(biāo)系里. (4)連線：用一條平滑的線把(3)中的各點(diǎn)連接起來就是這個(gè)時(shí)刻的波的圖像.,2.簡諧波(正弦波) (1)概念：波的圖像是正弦曲線的波，如圖1所示. (2)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)：各質(zhì)點(diǎn)都做簡諧運(yùn)動(dòng). 3.物理意義 描述的是某一時(shí)刻介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移情況. 4.由圖像可獲取的信息 (1)該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移. (2)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振幅.,圖1,答案b點(diǎn)無關(guān),解析a、b、c三個(gè)質(zhì)點(diǎn)都做簡諧運(yùn)動(dòng)，在質(zhì)量一定的情況下，加速度的大小與位移成正比，方向與位移方向相

4、反，故知b點(diǎn)的加速度最大.質(zhì)點(diǎn)加速度的大小與波的傳播方向無關(guān).,(1)波形圖上a、b、c三點(diǎn)的加速度哪個(gè)最大？加速度的大小與波的傳播方向是否有關(guān)？,例1如圖2所示是一列沿x軸正方向傳播的橫波某時(shí)刻的波形圖，則：,解析,答案,圖2,(2)a、b、c三個(gè)質(zhì)點(diǎn)下一時(shí)刻做什么運(yùn)動(dòng)？,解析,答案a點(diǎn)向下做加速運(yùn)動(dòng)，b點(diǎn)向上做加速運(yùn)動(dòng)c點(diǎn)向上做減速運(yùn)動(dòng),答案,解析此時(shí)刻b質(zhì)點(diǎn)速度為零，下一時(shí)刻一定向平衡位置做加速運(yùn)動(dòng)；因波沿x軸正方向傳播，則下一時(shí)刻a質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，c質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，而a質(zhì)點(diǎn)的加速度沿y軸負(fù)方向，故a質(zhì)點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng)；c質(zhì)點(diǎn)在平衡位置，速度最大，下一刻將做減速運(yùn)動(dòng).,針對訓(xùn)練(多選)如圖3所示

5、，畫出了一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在某個(gè)時(shí)刻的波形圖，由圖像可知 A.質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)位移為零 B.質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)向y方向運(yùn)動(dòng) C.質(zhì)點(diǎn)d的振幅是2 cm D.質(zhì)點(diǎn)a再經(jīng)過通過 的路程是4 cm，偏離平衡位置的位移是4 cm,解析,圖3,答案,解析由波形知，質(zhì)點(diǎn)b在平衡位置，所以此時(shí)其位移為0，選項(xiàng)A正確； 因波向右傳播，波源在左側(cè)，在質(zhì)點(diǎn)b的左側(cè)選一參考點(diǎn)b，由圖知b在b上方，所以質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)向y方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤； 簡諧波傳播過程中，介質(zhì)各質(zhì)點(diǎn)振幅相同，所以質(zhì)點(diǎn)d的振幅是2 cm，選項(xiàng)C正確； 再過的 時(shí)間，質(zhì)點(diǎn)a將運(yùn)動(dòng)到負(fù)向最大位移處，它偏離平衡位置的位移為2 cm，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,二、振動(dòng)圖

6、像和波的圖像的比較,導(dǎo)學(xué)探究 振動(dòng)圖像和波的圖像從形狀上看都是正弦曲線，你能說出它們的物理意義有什么不同嗎？,答案振動(dòng)圖像表示介質(zhì)中某一質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻的位移，而波的圖像表示介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在“某一時(shí)刻”的位移.,答案,知識(shí)深化振動(dòng)圖像和波的圖像的比較,例2(多選)一列簡諧波在t0時(shí)刻的波形圖如圖4(a)所示，圖(b)表示該波傳播的介質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)此后一段時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)圖像，則,圖4,A.若波沿x軸正方向傳播，(b)圖應(yīng)為a點(diǎn)的振動(dòng)圖像 B.若波沿x軸正方向傳播，(b)圖應(yīng)為b點(diǎn)的振動(dòng)圖像 C.若波沿x軸負(fù)方向傳播，(b)圖應(yīng)為c點(diǎn)的振動(dòng)圖像 D.若波沿x軸負(fù)方向傳播，(b)圖應(yīng)為d點(diǎn)的振動(dòng)圖像,答案

7、,解析,解析在題圖(b)的振動(dòng)圖像中，t0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)在平衡位置且向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，由(a)圖像可知若波沿x軸正方向傳播，b點(diǎn)的速度方向沿y軸正方向，d點(diǎn)的速度方向沿y軸負(fù)方向；若波沿x軸負(fù)方向傳播，b點(diǎn)的速度方向沿y軸負(fù)方向，d點(diǎn)的速度方向沿y軸正方向，B、D正確.,答案波的傳播速度與介質(zhì)有關(guān).描述機(jī)械波的物理量有波長、頻率和波速.,三、用頻率、波長描述機(jī)械波,導(dǎo)學(xué)探究 聲音在不同的介質(zhì)中傳播速度是不同的，比如：在空氣中約是332 m/s，在水中約是1 450 m/s，在鐵中約是4 900 m/s，波的傳播速度與什么有關(guān)？描述機(jī)械波的物理量有哪些？,答案,知識(shí)深化 1.波長 (1)在波動(dòng)中，對平

8、衡位置的位移總是相等的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離. (2)在橫波中，兩個(gè)相鄰波峰或兩個(gè)相鄰波谷之間的距離等于波長；在縱波中，兩個(gè)相鄰密部或兩個(gè)相鄰疏部之間的距離等于波長. (3)相距一個(gè)(或整數(shù)個(gè))波長的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)在任何時(shí)刻振動(dòng)狀態(tài)都相同. (4)波長反映了波的空間的周期性.,2.周期(T)和頻率(f) (1)波的周期(頻率)由波源決定.波由一種介質(zhì)傳到另一種介質(zhì)時(shí)波的周期(頻率)不發(fā)生變化. (2)在同一種介質(zhì)中，在一個(gè)周期內(nèi)波向前傳播的距離等于一個(gè)波長. (3)周期反映了波的時(shí)間的周期性. 3.波速 (1)波速與頻率、波長的關(guān)系為：vf. (2)波速由介質(zhì)性質(zhì)決定，與波的頻率、波長無關(guān).,例3(多

9、選)一列簡諧橫波在t0時(shí)的波形圖如圖5所示.介質(zhì)中x2 m處的質(zhì)點(diǎn)P沿y軸方向做簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y10 sin (5t) cm.關(guān)于這列簡諧波，下列說法正確的是 A.周期為4 s B.振幅為20 cm C.傳播方向沿x軸正向 D.傳播速度為10 m/s,答案,解析,圖5,課堂要點(diǎn)小結(jié),機(jī)械波的描述,用圖像描述機(jī)械波,波的圖像的作法,振動(dòng)圖像與波的圖像的比較,用頻率、波長描述機(jī)械波,簡諧波的概念,縱、橫軸的意義 物理意義：某時(shí)刻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的位移隨平衡 位置變化的規(guī)律,波長：振動(dòng)步調(diào)相同的兩相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離,意義,波的頻率：由波源決定,波速,關(guān)系式：v=f= 波速由介質(zhì)決定,達(dá)標(biāo)檢測,1.圖6

10、(a)為一列簡諧橫波在t0.10 s時(shí)刻的波形圖，P是平衡位置在x1.0 m處的質(zhì)點(diǎn)，Q是平衡位置在x4.0 m處的質(zhì)點(diǎn)；圖(b)為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像.下列說法正確的是_.(填正確答案標(biāo)號(hào)) A.在t0.10 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q向y軸正方向 運(yùn)動(dòng) B.在t0.25 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向 與y軸正方向相同 C.從t0.10 s到t0.25 s，該波沿x軸負(fù)方向傳播了6 m D.從t0.10 s到t0.25 s，質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為30 cm E.質(zhì)點(diǎn)Q簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y0.10 sin 10t(國際單位制),答案,解析,圖6,BCE,1,2,解析由yt圖像可知，t0.10 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤； 由yt圖像可知，波的振動(dòng)周期T0.2 s，由yx圖像可知8 m，故波速v 40 m/s，根據(jù)振動(dòng)與波動(dòng)的關(guān)系知波沿x軸負(fù)方向傳播，則波在0.10 s到0.25 s內(nèi)傳播的距離xvt6 m，選項(xiàng)C正確； 在t0.25 s時(shí)其波形圖如圖所示，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的位移沿y軸負(fù)方向，而回復(fù)力、加速度方向沿y軸正方向，選項(xiàng)B正確；,1,2,1,2,解析公式vf適用于一切波，無論是機(jī)械波還是電磁波，A正確； 機(jī)械波的波速僅由介質(zhì)決定，與頻率f無關(guān)，所以B、D錯(cuò)