2024_2025新教材高中物理第三章机械波第二节机械波的描述学案粤教版选择性必修第一册.docVIP

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机械波的描述

1．理解机械波的图像的物理意义。

2．能区分波的图像和质点的振动图像，能够依据波的传播方向推断质点的振动方向。

3．知道描述机械波的物理量，理解波长、频率和波速的物理意义及其关系。

学问点一机械波的图像

[情境导学]

一列简谐波在某一时刻的图像如图所示。

(1)波的图像是什么形态的曲线？

(2)由图像可读出什么？

提示：(1)波的图像是余弦曲线。

(2)由图像可读出：①该时刻各质点的位移；②各质点振动的振幅；③波长。

[学问梳理]

1．简谐波

(1)定义：波源做简谐运动时，介质的各个质点随之做简谐运动所形成的波。

(2)特点：①波的图像为正弦曲线的波。

②是一种最基本、最简洁的波。

2．波的图像的画法

3．振动图像和波的图像

(1)振动图像表示介质中的“某个质点”在“各个时刻”的位移。

(2)波的图像表示介质中的“各个质点”在“某个时刻”的位移。

[初试小题]

1．推断正误。

(1)波的图像表示质点在各个不同时刻的位移。(×)

(2)只有横波才能画出波的图像。(×)

(3)波的图像表示波中各质点在某一时刻的位移。(√)

(4)简谐波中各质点做的是简谐运动。(√)

2．思索题。

图甲为波的图像，图乙为振动图像，波的图像外形上与振动图像相像，如何辨别它们？

提示：可依据图像的横坐标的意义进行区分，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。

学问点二描述机械波的物理量

[情境导学]

在一不行伸长的细绳上等距离地固定几个质量很小的小球，某时刻小球及绳的位置如图所示，然后加入始终角坐标系。

(1)1、5小球的距离和2、6小球的距离有何关系？

(2)1与5小球的振动状况、2与6小球的振动状况有何关系？

提示：(1)相等。

(2)1与5小球的振动状况相同，2与6小球的振动状况相同。

[学问梳理]

1．波长

(1)定义：在波动中，对平衡位置的位移总是相同的两个相邻质点之间的距离。波长用eq\a\vs4\al(λ)表示。

(2)特征：

①横波中：两个相邻波峰或者波谷的距离。

②纵波中：两个相邻最密部或者最疏部的距离。

2．周期T和频率f

(1)波的周期T：机械波传播一个波长的时间正好等于波源的振动周期。由于各个质点的振动周期是相同的，它们都等于波源的振动周期，所以这个周期就是波的周期T。

(2)波的频率f：由于各个质点的振动频率是相同的，它们都等于波源的振动频率，所以这个频率就是波的频率。

(3)波的周期和频率之间的关系：f＝eq\f(1,T)。

3．波速

(1)定义：振动状态(以波峰或者波谷作为标记)在介质中的传播速度。

(2)波速、波长和频率之间的关系：v＝λf。

(3)确定因素：由介质本身确定，与温度有关。

[初试小题]

1．推断正误。

(1)两个波峰(或波谷)之间的距离为一个波长。(×)

(2)两个密部(或疏部)之间的距离为一个波长。(×)

(3)振动在介质中传播一个波长的时间是一个周期。(√)

(4)频率越大的机械波在介质中传播得越快。(×)

2．如图所示，一列沿x轴传播的横波，周期为2s，则该波()

A．波长为2m B．振幅为10cm

C．频率为2Hz D．波速为2m/s

解析：选D由题图可知，该波的波长为4m，振幅为5cm，故A、B错误；周期为2s，则频率f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,2)Hz＝0.5Hz，故C错误；依据波速、波长和频率的关系可知，波速v＝λf＝4×0.5m/s＝2m/s，故D正确。

3．思索题。

有人认为：“由公式v＝λf知，波的频率越高，波速越大。”这种说法正确吗？

提示：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，与波的频率无关。

对波的图像的理解及应用

1．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离开平衡位置状况的“定格”。可以将波的图像比方为某一时刻对全部质点拍摄下的“集体照”。

(2)简谐波的图像是正(余)弦曲线，是最简洁的一种波，各个质点振动的最大位移都相等，介质中有正弦波传播时，介质中的质点做简谐运动。

(3)横波的图像形态与波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布相像，波形中的波峰即图像中的位移正向的最大值，波谷即图像中的位移负向的最大值，波形中通过平衡位置的质点在图像中也恰处于平衡位置。

2．由波的图像获得的两点信息

(1)可以干脆看出在该时刻沿传播方向上各个质点的位移。

(2)可以干脆看出在波的传播过程中各质点的振幅A。

3．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旁边振动，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改变，则波的图像也做周期性改变。经过一个周期，波的图像复原一次。

[例题1