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*,*,*,第,2,章,2.2,机械波的描述,1,学习目标,1.,知道什么是波的图像，知道纵、横坐标各表示什么物理量,.,2.,能区别振动图像和波的图像,.,3.,知道波长的含义，能从波的图像中求出波长,.,4.,知道波的周期和频率，会用公式,v,f,解答实际的波动问题,.,2,内容索引,自主预习梳理,重点知识探究,当堂达标检测,3,自主预习梳理,4,1.,波的图像,(1),简谐波：如果波的图像是,，这样的波叫正弦波，也叫简谐波,.,(2),波形图的物理意义：表示介质中,在,偏离平衡位置的位移情况,.,2.,波长：在波动中，对平衡位置的,的两个,质点间的距离,.,正弦曲线,各个质点,某时刻,位移总是相等,相邻,5,3.,波的周期,(,或频率,),：在波动中，各质点的振动周期,(,或频率,),是,的，它们都等于,的振动周期,(,或频率,),，这个周期,(,或频率,),就叫做波的周期,(,或频率,).,4.,波速：,(1),定义：机械波在介质中,.,(2),波长、频率和波速的关系：,v,.,相同,波源,传播的速度,f,6,重点知识探究,7,一、用图像描述机械波,导学探究,取一条较长的软绳，一同学用手握住一端拉平后上下抖动，另一同学手持数码相机按下快门，想象一下，照片上绳子的像有什么特点？,答案,答案,照片上绳子的像类似正弦曲线,.,8,知识深化,1.,波的图像的作法,(1),建立坐标系：用横坐标,x,表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置，用纵坐标,y,表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移,.,(2),正方向的选取：选取质点振动的某一个方向为,y,轴正方向，,x,轴一般选取向右为正,.,(3),描点：把某一时刻所有质点的位移画在坐标系里,.,(4),连线：用一条平滑的线把,(3),中的各点连接起来就是这个时刻的波的图像,.,9,2.,简谐波,(,正弦波,),(1),概念：波的图像是正弦曲线的波，如图,1,所示,.,(2),质点的运动：各质点都做简谐运动,.,3.,物理意义,描述的是某一时刻介质中各个质点偏离平衡位置,的位移情况,.,4.,由图像可获取的信息,(1),该时刻各质点的位移,.,(2),介质中各质点的振幅,.,图,1,10,解析,a,、,b,、,c,三个质点都做简谐运动，在质量一定的情况下，加速度的大小与位移成正比，方向与位移方向相反，故知,b,点的加速度最大,.,质点加速度的大小与波的传播方向无关,.,例,1,如图,2,所示是一列沿,x,轴正方向传播的横波某时刻的波形图，则：,(1),波形图上,a,、,b,、,c,三点的加速度哪个最大？加速度的大小与波的传播方向是否有关？,解析,答案,图,2,答案,b,点无关,11,(2),a,、,b,、,c,三个质点下一时刻做什么运动？,解析,答案,答案,a,点向下做加速运动，,b,点向上做加速运动,c,点向上做减速运动,解析,此时刻,b,质点速度为零，下一时刻一定向平衡位置做加速运动；因波沿,x,轴正方向传播，则下一时刻,a,质点向下运动，,c,质点向上运动，而,a,质点的加速度沿,y,轴负方向，故,a,质点做加速运动；,c,质点在平衡位置，速度最大，下一刻将做减速运动,.,12,针对训练,(,多选,),如图,3,所示，画出了一列沿,x,轴正方向传播的简谐横波在某个时刻的波形，由图像可知,A.,质点,b,此时位移为零,B.,质点,b,此时向,y,方向运动,C.,质点,d,的振幅是,2 cm,解析,答案,图,3,D.,质点,a,再经过,通过的路程是,4 cm,，偏离平衡位置的位移是,4 cm,13,解析,由波形知，质点,b,在平衡位置，所以此时其位移为,0,，选项,A,正确；,因波向右传播，波源在左侧，在质点,b,的左侧选一参考点,b,，由图知,b,在,b,上方，所以质点,b,此时向,y,方向运动，选项,B,错误；,简谐波传播过程中，介质各质点振幅相同，所以质点,d,的振幅是,2 cm,，选项,C,正确；,再过,的时间，质点,a,将运动到负向最大位移处，它偏离平衡位置的位移为,2 cm,，故选项,D,错误,.,14,二、振动图像和波的图像的比较,导学探究,振动图像和波的图像从形状上看都是正弦曲线，你能说出它们的物理意义有什么不同吗？,答案,答案,振动图像表示介质中某一质点在各个时刻的位移，而波的图像表示介质中的各个质点在,“,某一时刻,”,的位移,.,15,振动图像,波的图像,研究,对象,一个振动质点,沿波传播方向上的若干质点,坐标,横轴表示时间，纵轴表示质点的位移,横轴表示波线上各质点的平衡位置，纵轴表示各质点偏离自平衡位置的位移,研究,内容,一个质点的位移随时间的变化规律,某时刻所有质点的空间分布规律,知识深化,振动图像和波的图像的比较,16,图像,物理意义,图像表示某个质点在各个时刻的位移,图像表示介质中各个质点在某一时刻的位移,图像变化,随时间延伸，图像形状不变，只是沿,t,轴延续,随时间推移，图像整体沿波的传播方向平移,图像显示的,主要物理量,振幅和周期,振幅和波长,17,例,2,(,多选,),如图,4,甲所示的,y,x,图像表示一列简谐波在沿,x,轴方向传播时的波形图，则图乙所示的,y,t,图像表示的是,A.,当这列波沿,x,轴正方向传播时，表示,a,质点的振动图像,B.,当这列波沿,x,轴负方向传播时，表示,a,质点的振动图像,C.,当这列波沿,x,轴正方向传播时，表示,b,质点的振动图像,D.,当这列波沿,x,轴负方向传播时，表示,b,质点的振动图像,解析,答案,图,4,18,解析,如果这列波沿,x,轴正方向传播，,a,质点应向上运动，,b,质点应向下运动，,y,t,图像表示的是,a,质点的振动图像；如果这列波沿,x,轴负方向传播，,a,质点应向下运动，,b,质点应向上运动，,y,t,图像表示的是,b,质点的振动图像,.,19,三、用频率、波长描述机械波,导学探究,声音在不同的介质中传播速度是不同的，比如：在空气中约是,332 m,/s,，在水中约是,1 450 m/,s,，在铁中约是,4 900 m/s,，波的传播速度与什么有关？描述机械波的物理量有哪些？,答案,答案,波的传播速度与介质有关,.,描述机械波的物理量有波长、频率和波速,.,20,知识深化,1.,波长,(1),在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离,.,(2),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等于波长,.,(3),相距一个,(,或整数个,),波长的两个质点在任何时刻振动状态都相同,.,(4),波长反映了波的空间的周期性,.,21,2.,周期,(,T,),和频率,(,f,),(1),波的周期,(,频率,),由波源决定,.,波由一种介质传到另一种介质时波的周期,(,频率,),不发生变化,.,(2),在同一种介质中，在一个周期内波向前传播的距离等于一个波长,.,(3),周期反映了波的时间的周期性,.,3.,波速,(1),波速与频率、波长的关系为：,v,f,.,(2),波速由介质性质决定，与波的频率、波长无关,.,22,例,3,(,多选,),一列简谐横波在,t,0,时的波形图如图,5,所示,.,介质中,x,2 m,处的质点,P,沿,y,轴方向做简谐运动的表达式为,y,10 sin (5,t,) cm.,关于这列简谐波，下列说法正确的是,A.,周期为,4 s,B.,振幅为,20 cm,C.,传播方向沿,x,轴正向,D.,传播速度为,10 m/s,解析,答案,图,5,23,解析,5 rad/s,，周期为,T,0.4 s.,由题目中波的图像得：振幅,A,10 cm,，波长,4 m,，故波速为,v,10 m/s.,P,点在,t,0,时振动方向为,y,轴正方向，故波沿,x,轴正方向传播,.,24,课堂要点小结,25,当堂达标检测,26,D.,从,t,0.10 s,到,t,0.25 s,，质点,P,通过的路程为,30 cm,E.,质点,Q,简谐运动的表达式为,y,0.10 sin 10,t,(,国际单位制,),1.,图,6(a),为一列简谐横波在,t,0.10 s,时刻的波形图，,P,是平衡位置在,x,1.0 m,处的质点，,Q,是平衡位置在,x,4.0 m,处的质点；图,(b),为质点,Q,的振动图像,.,下列说法正确的是,_.(,填正确答案标号,),1,2,解析,答案,图,6,A.,在,t,0.10 s,时，质点,Q,向,y,轴正,方向运动,B.,在,t,0.25 s,时，质点,P,的加速度,方向与,y,轴正方向相同,C.,从,t,0.10 s,到,t,0.25 s,，该波沿,x,轴负方向传播了,6 m,BCE,27,解析,由,y,t,图像可知，,t,0.10 s,时质点,Q,沿,y,轴负方向运动，选项,A,错误；,由,y,t,图像可知，波的振动周期,T,0.2 s,，由,y,x,图像可知,8 m,，故波速,v,40 m/s,，根据振动与波动的关系知波沿,x,轴负方向传播，则波在,0.10 s,到,0.25 s,内传播的距离,x,v,t,6 m,，选项,C,正确；,在,t,0.25 s,时其波形图如图所示，此时质点,P,的位,移沿,y,轴负方向，而回复力、加速度方向沿,y,轴正方,向，选项,B,正确；,1,2,28,t,0.15 s,T,，质点,P,在其中的,T,内路程为,20 cm,，在剩下的,T,内包含了质点,P,通过最大位移的位置，故其路程小于,10 cm,，因此在,t,0.15 s,内质点,P,通过的路程小于,30 cm,，选项,D,错误；,由,y,t,图像可知质点,Q,做简谐运动的表达式为,y,0.10sin,t,(m),0.10sin 10,t,(m),，选项,E,正确,.,1,2,29,2.(,多选,),对于公式,v,f,的理解，正确的是,A.,v,f,适用于一切波,B.,由,v,f,知，机械波的频率,f,增大，则波速,v,也增大,C.,v,、,、,f,三个量中，对同一列机械波来说，在不同介质中传播时保持不,变的只有,f,D.,由,v,f,知，波长是,2 m,的声音比波长是,4 m,的声音传播速度小,2,倍,解析,答案,1,2,30,解析,公式,v,f,适用于一切波，无论是机械波还是电磁波，,A,正确；,机械波的波速仅由介质决定，与频率,f,无关，所以,B,、,D,错；,对同一列波，其频率由波源决定，与介质无关，故,C,正确,.,1,2,31,
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