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人教版 (2019)选择性必修 第一册2 波的描述图片课件ppt
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这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册2 波的描述图片课件ppt，共54页。PPT课件主要包含了新知探究，振动图象，波的图象，v＝λf，课堂训练等内容，欢迎下载使用。
利用图或者图象来形象、具体地反映现象、规律是物理学的一大特点,例如,用电场线反映电场,用磁感线反映磁场,用振动图象反映质点的振动规律,机械波的传播规律能用图象反映吗?
知识点 波的图象
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。
建立坐标系:用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置,纵坐标y表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移。
正方向的选取：一般规定，在横波中，位移向上时y取正值，向下时y取负值．描点:在坐标系中找出一系列点,使各点的横坐标为对应质点的平衡位置x,纵坐标为该质点偏离平衡位置的位移y。连线:用一条平滑的曲线把描的点连接起来就是这列波此时的波的图象。
物理意义：波的图像描述某一时刻质点离开平衡位置的位移。
波的图象也称波形图,简称波形。简谐波如果波形是正弦曲线,这样的波叫作正弦波,也叫简谐波。简谐波是一种最基本、最简单的波.当介质中有这样的波传播时，波所到之处的介质质点在做简谐运动
例1：一列横波沿绳子向右传播，某时刻形成如图所示的凸凹形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点( )A．它们的振幅相同B．其中D、E速度方向相同C．其中A、C速度方向相同D．从此时算起，B比C先回到平衡位置
【答案】A、D【解析】波源振动，绳上各质点都做受迫振动，不计传播中的能量损耗，各质点的振幅相同，则A正确；波向右传播， 则波源在左侧，离波源远的质点落后并重复波源近的质点的振动，由此可知此时质点A正向下振动，C点随质点B向上振，D点随C点向上振，F点随E点向下振，则A与C，D与F的振动方向均相反，则B、C错误；而质点B、C都向上振，都要先到最大位移处再回到平衡位置，但C落后于B，则B比C先回到平衡位置，故A、D正确。
例2：一列横波沿x轴正向传播，a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置。某时刻的波形如图12－2－5所示，此后，若经过周期开始计时，则如图12－2－6所示描述的是( )A．a处质点的振动图象 B．b处质点的振动图象C．c处质点的振动图象 D．d处质点的振动图象
例3：如图所示是一列简谐波的图象，由此可知各质点振动的振幅为________，x＝1.0 m处的质点此时刻的位移是________。
简谐振动的图像和波的图像异同点
1．描述对象(1)振动图象：某个质点；(2)波的图象：波传播方向上的各个质点．
2．坐标轴意义(1)振动图象横轴：振动到该点所用的时间；纵轴：质点位移．(2)波的图象横轴：波线上各质点的平衡位置；纵轴：各质点对平衡位置的位移．
3．物理意义(1)振动图象：表示介质中一个振动质点在一段时间内的位移变化．(可联想“录像机”)(2)波的图象：表示介质中各个质点在某一时刻的位移．
知识点 波长、频率和波速
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）的两相邻质点间的距离叫做波的波长．
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,两个相邻密部中央或两个相邻疏部中央之间的距离等于波长。
1、周期(T)和频率(f)波源振动的周期（或频率）就是波的周期（或频率）规律:在波动中,各个质点的振动周期(或频率)是相同的,它们都等于波源的振动周期(或频率)。
2、波速单位时间内振动所传播的距离叫波速．它反映振动在介质中传播的快慢程度，波速等于波长与周期的比值波速公式：它又等于波长与频率的乘积，公式为______ .
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．另外，波速还与温度有关．决定波长的因素：波长由波源和介质共同决定．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，因此质点的振动速度时刻在变．
例1：关于波长的下列说法中正确的是( )A．机械振动在一个周期内传播的距离就是一个波长B．在波形图上位移相同的相邻两质点之间的距离等于一个波长C．在波形图上速度最大且相同的相邻两质点间的距离等于一个波长D．在波形图上振动情况总是相同的两点间的距离等于一个波长
【答案】A、C【解析】机械振动的质点在一个周期内向远处传播一个完整的波形，故A选项正确；由波形图可见，在一个完整波形上，位移相同的相邻质点之间的距离不一定等于一个波长，故B选项错误；速度最大且相同的质点，在波形图上是在平衡位置上，如果相邻，那么正好是一个完整波形的两个端点，所以C选项正确；振动情况总是相同的两点间的距离是波长λ的整数倍，故D选项不正确。
例2：如图所示是一列简谐波在某一时刻的波形图象。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的平衡位置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，它们的平衡位置间的距离是一个波长
解析：从题图中可以看出质点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，因而这五个点的位移不总是相同，A错误；质点B、F是处在相邻的两个波峰的点，它们的振动步调完全相同，在振动过程中位移总是相同，B正确；
解析：质点D、H是处在相邻的两个波谷的点，它们的平衡位置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，振动步调也完全相同，但由于它们不是相邻的振动步调完全相同的两个点，它们的平衡位置之间的距离不是一个波长(应为两个波长)，D错误。答案：B、C
知识点 波的传播方向与质点振动方向的互判
若已知某时刻某质点的振动方向，由波的图像可判断波的传播方向；若已知波的传播方向，由波的图像可判断该时刻各个质点的振动方向。
常用判断方法(1)带动法:先振动的质点带动邻近的后振动质点,在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P',若P'在P点上方,则P向上振动;若P'在下方,则P向下振动(如图甲所示)。
常用判断方法(2)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,下坡上”(如图乙所示)。
常用判断方法(3)同侧法:在波的图像上的某一点,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(如图丙所示)。
常用判断方法(4)微平移法:如图丁所示,实线为t时刻的波形,作出微小时间后的波形如虚线所示。由图可见t时刻的质点由P1(或P2)位置经Δt后运动到P1'(或P2')处,这样就可以判断质点的振动方向了。
【点睛】由于振动具有周期性，介质中振动的质点会在不同时刻多次达到同一位置，故波在传播过程中容易出现多解问题．
波的多解问题及处理方法1．造成波动问题多解的主要因素(1)周期性①时间周期性：相隔周期整数倍时间的两个时刻的波形图完全相同，时间间隔Δt与周期T的关系不明确造成多解．②空间周期性：沿传播的方向上，相隔波长的整数倍距离的两质点的振动情况完全相同，质点间距离Δx与波长λ的关系不明确造成多解．
波的多解问题及处理方法(2)双向性对给定的波形图，波的传播方向不同，质点的振动方向也不同，反之亦然．①传播方向双向性：波的传播方向不确定．②振动方向双向性：质点振动方向不确定．
2．波动问题的几种可能性(1)质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能．(2)质点由平衡位置开始振动，则有起振方向向上、向下(或向左、向右)的两种可能．(3)只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿x轴正方向和x轴负方向两个方向传播的可能．(4)只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能等．
3．解决波的多解问题的方法(1)解决周期性多解问题时，往往采用从特殊到一般的思维方法，即找到一个周期内满足条件的特例，在此基础上，再加上时间nT；或找到一个波长内满足条件的特例，在此基础上再加上距离nλ.(2)解决双向性多解问题时,养成全面思考的习惯，熟知波有向正、负(或左、右)两方向传播的可能，质点有向上、下(或左、右)两方向振动的可能．
例：一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图中的实线所示，t＝0.02 s时刻的波形如图虚线所示。若该波的周期T大于0.02 s，则该波的传播速度可能是( )A．2 m/s B．3 m/sC．4 m/s D．5 m/s
知识点 波形图的平移
例：如图所示，图(a)为某一列波在t＝1.0 s时的图象，图(b)为参与该波的质点P的振动图象。(1)求该列波的波速；(2)求再经过3.5 s时P质点的路程；(3)波的传播方向。
1.关于波长，下列说法中正确的是( )A．在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播的距离是一个波长B．两个相邻的、在振动过程中运动方向总是相同的质点间的距离是一个波长C．一个周期内介质质点通过的路程是一个波长D．两个相邻的波峰间的距离是一个波长
解析：由波长的定义可知，A、B、D正确。答案：A、B、D
2.下列对波速的理解正确的是( )A．波速表示振动在介质中传播的快慢B．波速表示介质质点振动的快慢C．波速表示介质质点迁移的快慢D．波速跟波源振动的快慢无关
解析：机械振动在介质中传播的快慢用波速表示，它的大小由介质本身的性质决定，与介质质点的振动速度是两个不同的概念，与波源振动快慢无关，故A、D正确；波速不表示质点振动的快慢，介质质点也不随波迁移，因此B、C错误。答案：A、D
3. 一列简谐波在两时刻的波形如图中实线和虚线所示，由图可确定这列波的( )A．周期 B．波速 C．波长 D．频率
解析：由题中所给的波形图能够确定这列波的波长为4 m，答案为C。答案：C
4、如图所示是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知图中b位置的质点起振时间比a位置的质点晚0.5 s，b和c之间的距离是5 m，则此列波的波长和频率应分别为( )A．5 m,1 Hz B．10 m,2 HzC．5 m,2 Hz D．10 m,1 Hz
利用图或者图象来形象、具体地反映现象、规律是物理学的一大特点,例如,用电场线反映电场,用磁感线反映磁场,用振动图象反映质点的振动规律,机械波的传播规律能用图象反映吗?
知识点 波的图象
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。
建立坐标系:用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置,纵坐标y表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移。
正方向的选取：一般规定，在横波中，位移向上时y取正值，向下时y取负值．描点:在坐标系中找出一系列点,使各点的横坐标为对应质点的平衡位置x,纵坐标为该质点偏离平衡位置的位移y。连线:用一条平滑的曲线把描的点连接起来就是这列波此时的波的图象。
物理意义：波的图像描述某一时刻质点离开平衡位置的位移。
波的图象也称波形图,简称波形。简谐波如果波形是正弦曲线,这样的波叫作正弦波,也叫简谐波。简谐波是一种最基本、最简单的波.当介质中有这样的波传播时，波所到之处的介质质点在做简谐运动
例1：一列横波沿绳子向右传播，某时刻形成如图所示的凸凹形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点( )A．它们的振幅相同B．其中D、E速度方向相同C．其中A、C速度方向相同D．从此时算起，B比C先回到平衡位置
【答案】A、D【解析】波源振动，绳上各质点都做受迫振动，不计传播中的能量损耗，各质点的振幅相同，则A正确；波向右传播， 则波源在左侧，离波源远的质点落后并重复波源近的质点的振动，由此可知此时质点A正向下振动，C点随质点B向上振，D点随C点向上振，F点随E点向下振，则A与C，D与F的振动方向均相反，则B、C错误；而质点B、C都向上振，都要先到最大位移处再回到平衡位置，但C落后于B，则B比C先回到平衡位置，故A、D正确。
例2：一列横波沿x轴正向传播，a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置。某时刻的波形如图12－2－5所示，此后，若经过周期开始计时，则如图12－2－6所示描述的是( )A．a处质点的振动图象 B．b处质点的振动图象C．c处质点的振动图象 D．d处质点的振动图象
例3：如图所示是一列简谐波的图象，由此可知各质点振动的振幅为________，x＝1.0 m处的质点此时刻的位移是________。
简谐振动的图像和波的图像异同点
1．描述对象(1)振动图象：某个质点；(2)波的图象：波传播方向上的各个质点．
2．坐标轴意义(1)振动图象横轴：振动到该点所用的时间；纵轴：质点位移．(2)波的图象横轴：波线上各质点的平衡位置；纵轴：各质点对平衡位置的位移．
3．物理意义(1)振动图象：表示介质中一个振动质点在一段时间内的位移变化．(可联想“录像机”)(2)波的图象：表示介质中各个质点在某一时刻的位移．
知识点 波长、频率和波速
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）的两相邻质点间的距离叫做波的波长．
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,两个相邻密部中央或两个相邻疏部中央之间的距离等于波长。
1、周期(T)和频率(f)波源振动的周期（或频率）就是波的周期（或频率）规律:在波动中,各个质点的振动周期(或频率)是相同的,它们都等于波源的振动周期(或频率)。
2、波速单位时间内振动所传播的距离叫波速．它反映振动在介质中传播的快慢程度，波速等于波长与周期的比值波速公式：它又等于波长与频率的乘积，公式为______ .
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．另外，波速还与温度有关．决定波长的因素：波长由波源和介质共同决定．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，因此质点的振动速度时刻在变．
例1：关于波长的下列说法中正确的是( )A．机械振动在一个周期内传播的距离就是一个波长B．在波形图上位移相同的相邻两质点之间的距离等于一个波长C．在波形图上速度最大且相同的相邻两质点间的距离等于一个波长D．在波形图上振动情况总是相同的两点间的距离等于一个波长
【答案】A、C【解析】机械振动的质点在一个周期内向远处传播一个完整的波形，故A选项正确；由波形图可见，在一个完整波形上，位移相同的相邻质点之间的距离不一定等于一个波长，故B选项错误；速度最大且相同的质点，在波形图上是在平衡位置上，如果相邻，那么正好是一个完整波形的两个端点，所以C选项正确；振动情况总是相同的两点间的距离是波长λ的整数倍，故D选项不正确。
例2：如图所示是一列简谐波在某一时刻的波形图象。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的平衡位置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，它们的平衡位置间的距离是一个波长
解析：从题图中可以看出质点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，因而这五个点的位移不总是相同，A错误；质点B、F是处在相邻的两个波峰的点，它们的振动步调完全相同，在振动过程中位移总是相同，B正确；
解析：质点D、H是处在相邻的两个波谷的点，它们的平衡位置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，振动步调也完全相同，但由于它们不是相邻的振动步调完全相同的两个点，它们的平衡位置之间的距离不是一个波长(应为两个波长)，D错误。答案：B、C
知识点 波的传播方向与质点振动方向的互判
若已知某时刻某质点的振动方向，由波的图像可判断波的传播方向；若已知波的传播方向，由波的图像可判断该时刻各个质点的振动方向。
常用判断方法(1)带动法:先振动的质点带动邻近的后振动质点,在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P',若P'在P点上方,则P向上振动;若P'在下方,则P向下振动(如图甲所示)。
常用判断方法(2)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,下坡上”(如图乙所示)。
常用判断方法(3)同侧法:在波的图像上的某一点,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(如图丙所示)。
常用判断方法(4)微平移法:如图丁所示,实线为t时刻的波形,作出微小时间后的波形如虚线所示。由图可见t时刻的质点由P1(或P2)位置经Δt后运动到P1'(或P2')处,这样就可以判断质点的振动方向了。
【点睛】由于振动具有周期性，介质中振动的质点会在不同时刻多次达到同一位置，故波在传播过程中容易出现多解问题．
波的多解问题及处理方法1．造成波动问题多解的主要因素(1)周期性①时间周期性：相隔周期整数倍时间的两个时刻的波形图完全相同，时间间隔Δt与周期T的关系不明确造成多解．②空间周期性：沿传播的方向上，相隔波长的整数倍距离的两质点的振动情况完全相同，质点间距离Δx与波长λ的关系不明确造成多解．
波的多解问题及处理方法(2)双向性对给定的波形图，波的传播方向不同，质点的振动方向也不同，反之亦然．①传播方向双向性：波的传播方向不确定．②振动方向双向性：质点振动方向不确定．
2．波动问题的几种可能性(1)质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能．(2)质点由平衡位置开始振动，则有起振方向向上、向下(或向左、向右)的两种可能．(3)只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿x轴正方向和x轴负方向两个方向传播的可能．(4)只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能等．
3．解决波的多解问题的方法(1)解决周期性多解问题时，往往采用从特殊到一般的思维方法，即找到一个周期内满足条件的特例，在此基础上，再加上时间nT；或找到一个波长内满足条件的特例，在此基础上再加上距离nλ.(2)解决双向性多解问题时,养成全面思考的习惯，熟知波有向正、负(或左、右)两方向传播的可能，质点有向上、下(或左、右)两方向振动的可能．
例：一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图中的实线所示，t＝0.02 s时刻的波形如图虚线所示。若该波的周期T大于0.02 s，则该波的传播速度可能是( )A．2 m/s B．3 m/sC．4 m/s D．5 m/s
知识点 波形图的平移
例：如图所示，图(a)为某一列波在t＝1.0 s时的图象，图(b)为参与该波的质点P的振动图象。(1)求该列波的波速；(2)求再经过3.5 s时P质点的路程；(3)波的传播方向。
1.关于波长，下列说法中正确的是( )A．在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播的距离是一个波长B．两个相邻的、在振动过程中运动方向总是相同的质点间的距离是一个波长C．一个周期内介质质点通过的路程是一个波长D．两个相邻的波峰间的距离是一个波长
解析：由波长的定义可知，A、B、D正确。答案：A、B、D
2.下列对波速的理解正确的是( )A．波速表示振动在介质中传播的快慢B．波速表示介质质点振动的快慢C．波速表示介质质点迁移的快慢D．波速跟波源振动的快慢无关
解析：机械振动在介质中传播的快慢用波速表示，它的大小由介质本身的性质决定，与介质质点的振动速度是两个不同的概念，与波源振动快慢无关，故A、D正确；波速不表示质点振动的快慢，介质质点也不随波迁移，因此B、C错误。答案：A、D
3. 一列简谐波在两时刻的波形如图中实线和虚线所示，由图可确定这列波的( )A．周期 B．波速 C．波长 D．频率
解析：由题中所给的波形图能够确定这列波的波长为4 m，答案为C。答案：C
4、如图所示是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知图中b位置的质点起振时间比a位置的质点晚0.5 s，b和c之间的距离是5 m，则此列波的波长和频率应分别为( )A．5 m,1 Hz B．10 m,2 HzC．5 m,2 Hz D．10 m,1 Hz
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