2017年高中物理 第2章 机械波 2.2 机械波的描述学案 沪科版选修3-4

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1、2　机械波的描述[学习目标定位]　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＝λf解答实际的波动问题．1．振动物体的位移与时间关系遵从正弦或余弦函数的规律，即它的振动图像是一条正弦或余弦曲线，这样的振动叫简谐运动．2．振动图像描述一个振动质点的位移随时间变化的规律．3．波的图像(1)简谐波：如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫正弦波，也叫简谐波．(2)波形图的物理意义：表示介质中各个质点在某时刻偏离平衡位置的位移情况．4．

2、波长：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．5．波的周期(或频率)：在波动中，各质点的振动周期(或频率)是相同的，它们都等于波源的振动周期(或频率)，这个周期(或频率)就叫做波的周期(或频率)．6．波速：(1)定义：机械波在介质中传播的速度．(2)波长、频率和波速的关系：v＝fλ.一、用图像描述机械波[问题设计]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　照片上绳子的像类似正弦曲线．[要点提炼]1．波的图像的作法(1)建立坐标系：用横坐标x表

3、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．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．图1(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．例1

4、　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：图2(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？(2)a、b、c三个质点下一时刻做什么运动？解析　(1)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．(2)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

5、位置，速度最大，下一刻将做减速运动．答案　(1)b点　无关　(2)a点向下做加速运动，b点向上做加速运动　c点向上做减速运动针对训练　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(　　)图3A．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2cmD．质点a再经过通过的路程是4cm，偏离平衡位置的位移是4cm答案　AC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

6、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2cm，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－2cm，故选项D错误．二、振动图像和波的图像的比较[问题设计]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　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．[要点提炼]振动图像和波的图像的比较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

7、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例2　(2014·北京·17)一简谐机械横波沿x轴正方向传播，波长为λ，周期为T.t＝0时刻的波形如图4甲所示，a、b是波上的两个质点．图乙是波上某一质点的振动图像．下列说法正确的是(　　)图4A．t＝0时质点a的速度比质点b的大

8、B．t＝0时质点a的加速度比质点b的小C．图乙可以表示质点a的振动D．图乙可以表示质点b的振动解析　图甲为波的图像，图乙为振动图像．t＝0时刻，a质点在波峰位置，速度为零，加速度