波的描述-课件.pptx

1、精品课件第三章 机械波新人教版 波的描述波的描述特级教师优秀课件精选知道什么是简谐波通过用图象描述横波，加强利用图象分析问题的能力教学目标教学目标能够通过描点的方法作出波的图象，理解波的图象的物理意义知道什么是波长、频率和波速理解波长、频率和波速的关系了解决定波长、频率和波速的因素教学目标教学目标波的图象的认识及画波形图波的图象的物理意义波的图象与振动图象的区别波的图象的物理意义波的图象与振动图象的区别教学重点教学重点教学难点教学难点波长、频率和波速之间的关系，并会用这一关系解决实际问题。波长、频率和波速之间的关系，并会用这一关系解决实际问题。教学重点教学重点教学难点教学难点前情回顾前情回顾简

2、谐运动的振动图象是怎样的？质点做简谐运动时各个时刻对平衡位置的位移随时间变化的函数关系纵轴表示质点相对平衡位置位移横轴表示时间从振动图象可以知道哪些物理量?前情回顾前情回顾振幅A：图像的峰值周期T：相邻两个位移为正的最大值或负的最大值之间的时间间隔任意时刻的位移x：对应于图像上某一点的坐标（t，x）前情回顾前情回顾振动曲线的点、线、斜、截、面的物理意义点：一个振动状态线：简谐运动的物理过程斜：斜率表示速度截：横截距表示达到位移为零的时刻振动曲线的间接描述量频率:f=1/T位移系列：回复力、加速度、势能速度系列：动能位移系列和速度系彼位移系列和速度系彼列具有列具有“互余互余”关系，此消关系，此消

3、长长前情回顾前情回顾振动曲线是不是质点的运动轨迹？质点做的是什么运动？它不是质点运动的轨迹质点只是在平衡位置的两侧来回做简谐运动，其轨迹是直线。而图线是正弦或余弦曲线.振动图像描述了某一质点做简谐运动的物理过程中位移随时间变化的规律而机械波反映的是介质中的大量质点在波源的迫使下先后受迫振动。由于它们振动步调不一致。所以，在某一时刻介质中各质点相对平衡位置的位移各不相同。如何描述机械波在同一时刻各质点的位移？波的图象波的图象能根据波的图象，确定各质点的加速度方向，比较加速度大小，理解波的振幅理解波的图象的物理意义及简谐波的概念波的图像波的图像我们可以用照象机把波的形状摄下来，就是按下快门瞬间各个

4、质点离开各自平衡位置时的情形。我们就把这些质点连成曲线，就是该时刻的波的图象。波的图象波的图象波的图象波的图象波的图象的作法：用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置用纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移波的图象波的图象波的图象的作法：在坐标平面内画出某时刻各质点偏离平衡位置的位移波的图象的画法：将某时刻各质点偏离平衡位置的位置（x，y）用光滑的曲线连接起来 描点作图法波的图象也称波形图或波形曲线波的图象是在波的传播方向上，介质中各振动质点在某一时刻的波形波的图象波的图象波的图象波的图象简谐波：简谐运动在介质中传播形成简谐波简谐波的图象是正弦曲线（或余弦线）简谐波是一种最基本、最简单的波

5、.在单位时间内某一波峰或波谷（密部或疏部）向前移动的距离等于波速波的图象波的图象波的图象的特点：各个质点振动的最大位移都相同波的图像的周期性每经历一个（整数）周期，会出现完全相同的波形波的传播方向的双向性不指定波的传播方向，图象中波可能向x轴正向或负向传播。横波的图象与形成横波的质点的分布形状相似波的图像是质点的运动轨迹吗？波的图象的反思波的图象的反思波的图像不是描述质点的运动轨迹。它是描述在波的传播方向上的介质中的各质点在某一时刻偏离平衡位置的位移。可以画出纵波的波形吗?可以。在纵波中，如果规定质点相对平衡位置的位移方向与波的传播方向相同时取正值，相反时取负值，也同样可以画出纵波的波形。波的

6、图象的反思波的图象的反思该时刻沿波的传播方向上各个质点的位移；各个质点的振幅A;可以画出另一时刻的波形图。波图象的信息波图象的信息波的传播方向波的传播方向波形图的物理意义波形图的物理意义反映某时刻(同一时刻)各个质点偏离平衡位置的位移横波的图象反映了某时刻介质中各个质点在空间的实际分布情况波图象的物理意义波图象的物理意义在不同时刻质点振动的位移不同，波的图像也随之改变时刻t的波形波形图和振动图波形图和振动图波的图像外形上与振动图像相似，如何辨别它们？可根据图像的横坐标的意义进行区别，若横坐标为时间t，表示振动图像，若横坐标为位置x，表示波的图像。波动图象表示介质中各质点在某一时刻偏离平衡位置的

7、位移的情况一张集体照片振动图象示介质中某一质点在各个时刻偏离平衡位置的位移的情况表 简谐波与质点的振动图象都是正弦曲线，但它们的意义是不同简谐波与质点的振动图象都是正弦曲线，但它们的意义是不同的的波形图和振动图波形图和振动图波的图像波的图像-大量质点大量质点振动图象振动图象-一个质点一个质点一段特写录像波形图和振动图波形图和振动图波的图象与振动图象的区别振动图象波动图象研究对象单一振动质点沿波传播方向所有的质点研究内容一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点对平衡位置的位移图线物理意义表示一个质点在各时刻的位移 表示各质点在某时刻的位移图线变化随时间推移图象沿传播方向平移随时间推移图象延伸，

8、但已有的图象形状不变横坐标表示时间表示平衡位置形象记忆比喻为一个质点的“录象带”比喻为无数质点某一时刻拍摄的“集体照”确定质点运动方向根据下一时刻的位移来判断根据“质点带动原理”来判断质点振动方向和波的传播方向的关系质点振动方向和波的传播方向的关系介质中质点的振动方向与波的传播方向的关系先振动的质点(即相邻两点中离波源比较近的质点)总是要带动后面的质点(即相邻两点中离波源比较远的质点)运动。质点振动方向与波的传播方向间存在着必然的联系质点振动方向和波的传播方向的关系质点振动方向和波的传播方向的关系根据波的传播方向确定各质点的振动方向方法一：带动法方法一：带动法 前带后，后重复前在质点P靠近波源

9、一方附近的图象上另找一点P,若P在P上方,则P向上运动;若P在P下方,则P向下运动注意：参考点P与被判定点P一定要在同一坡上质点振动方向和波的传播方向的关系根据波的传播方向确定各质点的振动方向方法二：微平移法方法二：微平移法由于波向前传播，波形也向前匀速传播。所以做出经微小时间t后的波形，即向V方向平移X=Vt，就知道了各质点经过t时间达到的位置，运动方向就可确定注意：t一定要短，x一定要小，两图象能分开即可P质点振动方向和波的传播方向的关系根据波的传播方向确定各质点的振动方向方法三：上下坡法方法三：上下坡法沿波的传播方向看去，“上坡”处的质点向下振动；“下坡”处的质点向上振动，简称“上坡下，

10、下坡上”上坡下 下坡上上坡下P质点振动方向和波的传播方向的关系质点振动方向和波的传播方向的关系质点振动方向和波的传播方向的关系方法四：同侧法方法四：同侧法在波的图象上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点振动方向，并设想在同一点沿水平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根据质点的振动方向确定波的传播方向质点振动方向和波的传播方向的关系质点振动方向和波的传播方向的关系步骤1：根据已知质点的振动方向，确定前一质点的位置。质点向下振动，前一质点在它的下方，反之在上方；P步骤2：根据前一质点确定振源的方位；步骤3：根据振源的方位，从而确定波的传播方向。问题与练习问题与练习简

11、谐横波某时刻的波形如图所示，P为介质中的一个质点，波沿x轴的正方向传播。以下说法正确的是A.质点P此时刻的速度沿x轴的正方向B.质点P此时刻的加速度沿y轴的正方向C.再过半个周期时，质点P的位移为负值D.经过一个周期，质点P通过的路程为4aCD问题与练习 一列横波某时刻的波形如图甲所示，图乙表示介质中某质点此后一段时间内的振动图象。（1）若波沿x轴的正方向传播，图乙为K、L、M、N四点中哪点的振动图象？（2）若波沿x轴的负方向传播，图乙为K、L、M、N四点中哪点的振动图象？（1）若波沿x轴正方向传播，图乙为L点的振动图象（2）若波沿x轴负方向传播，图乙为N点的振动图象问题与练习下图是一列波的图

12、象。（1）如果波沿着x轴的正方向传播，K、L、M三个质点，哪一个最先回到平衡位置？（2）如果波沿着x轴的负方向传播，K、L、M三个质点，哪一个最先回到平衡位置？（1）若波沿x轴正方向传播，K点最先回到平衡位置（2）若波沿x轴负方向传播，M点最先回到平衡位置问题与练习如图所示的横波正在沿x轴的正方向传播，波速为0.5m/s，试画出经过1s后和4s后的波形曲线。1s后波形如图蓝线所示，4s后波形如图红线所示总结总结波的图像波的图像的物理意义：介质中不同质点在同一时刻的位移波的图像的应用波的图象与振动图象的区别传播方向和振动方向的互相判断画出t时间后的波形变换振动图：质点振动位置随时间变化的图象波动

13、图：介质中各振动质点在某一时刻的波形哪些点的振动步调完全一致？点1与点13振动步调完全一致点2与点14振动步调完全一致点3与点15振动步调完全一致掌握波长的判断能在机械波的图象中识别波长波长波长定义：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离叫做波长。在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离叫做波长。在波动中，对平衡位置的位移总是相等（包括大小和方向）的在波动中，对平衡位置的位移总是相等（包括大小和方向）的两个相邻质点间的距离，叫做波的波长。两个相邻质点间的距离，叫做波的波长。符号:单位：国际单位制用米（m）每时每刻最近波长（波长（）定义：在波动中，对平衡位置的位移总是相等位移总

14、是相等（包括大小和方向）的两个相邻相邻质点间的距离，叫做波的波长。注意：注意：“位移总相等”的含义是“每时每时每刻都大小相等，方向相同每刻都大小相等，方向相同”“位移总相等的两个质点”，即不论什么时候，振动步调完全一致振动步调完全一致，称为同相点，其速度也总是相等的波长（波长（）注意：注意：在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长长。在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离也等于波长。在波动图象中，无论从什么位置开始，一个完整的正（余）一个完整的正（余）弦曲线对应的水平距离为一个波长弦曲线对应的水平距离为一个波长。波长（波长（）同相点和

15、反相点同相点和反相点任意两个同相点间的距离为波长的整数倍相邻的两个同相点间的距离等于一个波长“位移总是相反的质点”，振动步调完全相反，称为反相点任意两个反相点间的距离为半波长的奇数倍相邻的两个反相点间的距离等于半个波长同相点和反相点同相点和反相点同相点的运动状态（速度）有什么特点？同相点的速度总是大小相等、方向相同运动状态（速度）总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长同相点和反相点同相点和反相点同相点和反相点同相点和反相点振动图象和波动图象中两相邻同相点间距离的含义分别是什么？周期T 波长 在波动中，各质点离开平衡位置的最大距离都相等，都等于振源的振幅，称为波的振幅振幅越大，振动的能量越大，

16、振幅越大，振动的能量越大，机械波传递的能量也越大机械波传递的能量也越大振幅振幅机械波传播波源的振动形式波源做周期性的简谐振动波必然在时间上也具有周期性知道什么是波传播的周期（频率），理解周期（频率）与质点振动周期（频率）的关系理解决定波的周期（频率）的因素，并知道其在波传播过程中的特点理解波速的物理意义理解波长、波速、频率它们之间的关系，并会应用这一关系进行计算和分析实际问题频率和波速频率和波速波源质点振动的周期（或频率）等于波的周期（或频率）周期和频率周期和频率定义：在波动中，各个质点的振动周期或频率都是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率，这个周期或频率也叫做波的周期或频率符号：周期T、

17、频率f周期T和频率f的关系：互为倒数决定因素：波的周期或频率由波源的周期或频率决定，与传播波的介质无关周期和频率周期和频率波长与周期有什么关系？每经过一个周期的时间，波就沿传播方向传播一个波长的距离。经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于一个波长周期和频率周期和频率波长与周期有什么关系？质点振动1/4周期，波向前传播1/4波长相隔1/4波长的两质点的振动的时间间隔是1/4周期质点完成一次全振动，波向前传播一个波长质点完成一次全振动，波向前传播一个波长波在一个周期内向前传播一个波长波在一个周期内向前传播一个波长周期和频率周期和频率波的周期性波的周期性每隔n个波长的距离，波形就重复出现每隔n个周

18、期的时间，波形就恢复原来的形状波的波的“空间周期性空间周期性”波的波的“时间周期性时间周期性”波的周期性波的周期性波形图中能够直接得到周期的信息吗？不能波形图中得到可以直接波长、振幅的信息波的周期可以此波上质点的振动图象得到波速波速定义：指波在介质中传播的速度即单位时间内振动所传播的距离符号：v物理意义：反映振动在介质中传播的快慢程度波速波速波速的决定因素是什么呢？声波声波在水中的传播速度是1397m/s在铁中的传播速度是4900m/s波速与材料有关波速与材料有关在25C的空气中的传播速度是346m/s在15C的空气中的传播速度是340m/s波速还与温度有关波速还与温度有关波速的大小由介质的性

19、质决定波速波速如何理解波速的大小由介质的性质决定？同一列波在不同介质中传播速度不同不同频率的机械波在相同的介质中传播速度相等一列波在同一均匀介质中是匀速传播的某种机械波从一种介质进入另一种介质，频率不变，波速改变在古代战争中，士兵常常会将箭筒放在地上，枕着箭筒睡觉。你知道这是为什么吗？古代士兵之所以枕着箭筒睡觉是因为能听到从较远的距离传来的部队行军时的声音，箭筒起到收集声波的作用，其次，声波在相同距离时，在大地中传播比在空气中传播要快。波速波速波速与质点的振动速度是一个概念吗？波速与质点的振动速度不同，质点的振动是一种变加速运动，振动速度随时间按正弦规律变化，即质点振动的速度大小和方向时刻改变

20、波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同，但同一类机械波在同一均匀介质中传播速度相同。如声波，在空气中不管哪种频率的波传播速度相同波速波速波长的决定因素：波长由介质和波源共同决定波长、周期（或频率）和波速的关系波速等于波长和频率的乘积波传播的距离 经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于一个波长此式不仅适用于机械波，也适用于后面要学习的电磁波不正确。机械波的传播速度只与介质本身的性质和温度有关，与波的频率以及波长无关波长、周期（或频率）和波速的关系由介质决定由介质决定与波的频率、质点的振幅无关由波源决定由波源决定与波速、波长无关波在传播过程中、从一种介质进入另一种介质时频率

21、不变。波从一种介质进入另一种介质波速发生变化，周期不变，波长发生变化波在同一介质中传播，当周期发生变化，波长也发生变化由波源和介质共同决定由波源和介质共同决定波长、周期（或频率）和波速的关系某乐律C 调“la”的频率为f=440Hz，试求这个乐音在空气中的波长和在水中的波长。解 根据波速、频率、波长的关系 ，可以求出波长水中的声速为1450m/s，空气中的声速为332m/s（设温度为0C），把两个值分别代入上式，得到波长、周期（或频率）和波速的关系波长、周期（或频率）和波速的关系如图所示，实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线。经过0.5s后，其波形如图中虚线所示。设该波的周期T大于0.5s.（

22、1）如果波是向左传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？（2）如果波是向右传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？分析 根据题意，这列波的周期大于0.5s，所以经过0.5s的时间，这列波传播的距离不可能大于一个波长。当波向左传播时，图中的波峰1只能到达波峰2，而不可能向左达到更远的波峰。当波向右传播时，图中的波峰1只能达到波峰3，而不可能向右到达更远的波峰波长、周期（或频率）和波速的关系解 ：（1）如果波是向左传播的，从图中看出，虚线所示的波形相当于实现所示的波形向左移动了6cm（1/4个波长），由此可求出波的周期为（2）如果波是向右传播的，从图中看出，虚线所示的波形相当于实线所示的波形向右移

23、动了18cm（3/4个波长），由此可以求出 波的周期为波速的大小波速的大小问题与练习问题与练习一个高个子人和一个矮个子人并肩行走（如图），哪个人的双腿交替更为频繁？如果拿这两个人与两列波做类比，波长、频率、波速分别可以必做什么？矮个子的双腿前后交替更为迅速。波长、频率、波速分别可以比作两倍步幅、单位时间内左腿（或右腿）在前的次数、人行走的速度问题与练习据你所知，人能听到的声音的最低频率和最高频率大致各是多少？你知道自己能听到的声音的最高频率吗？你认为可以用什么方法来测定？人能听到的声音的最低频率大约是20Hz，最高频率大约20000Hz。可以通过听不同频率的音叉发出的声音来进行测定问题与练习海

24、绵上停着一条船，一个人观察到每隔10s有一个波峰经过这条船，他还注意到相邻波峰间的距离大约是150m。试由这些数据估算海面波浪的速度。v=15m/s问题与练习湖面上停着A、B两条小船，它们相距20m。一列水波正在湖面上沿AB连线的方向传播，每条小船每分钟上下浮动20次。当A船位于波峰时，B船在波谷，两船之间还有一个波峰。求水波的波速。问题与练习第一次测定声音在水中的传播速度是1827年在日内瓦湖上进行的（如图）。两条船相距14km，实验员在一条船上敲响水里的一口钟，同时点燃穿上的火药使其发光；另一条船上的实验员在看到火药发光后10s，通过水里的听音器听到了水下的钟声。试根据这些数据计算水中的声速。总结总结波长：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离叫做波长。在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离也等于波长。波的周期或频率由波源的周期或频率决定，与传播波的介质无关经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于一个波长波速的大小由介质的性质决定波长、周期（或频率）和波速的关系波长由波源和介质共同决定或