高中物理 第2章 机械波 2 机械波的描述 3 机械波的案例分析学案 沪科版选修3-4-沪科版高二选修3-4物理学案VIP免费

机械波的描述机械波的案例分析1.会用图像描述机械波．(重点)2.知道波长、频率的含义，掌握波长、频率和波速的关系式．(重点)3．知道波速由介质本身决定．4.了解机械波的一些例子，并能用波的知识来解释所观察到的现象．一、用图像描述机械波1．波的图像：在平面直角坐标系中，用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，用纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，连接各位移矢量的末端，得出的曲线即为波的图像．2．简谐波：如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫做正弦波，也叫简谐波．介质中有正弦波时，介质的质点在做简谐运动．3．波形曲线表示介质中的各个质点在某一时刻的位移；而振动图像则表示介质中一个质点在各个时刻的位移．二、用频率、波长描述机械波1．频率和周期：在波动中，各个质点的振动周期或频率是相同的．这个周期或频率也叫波的周期或频率．波的周期或频率又等于波源的周期或频率．它们完全是由波源决定的与介质无关．波的周期T和频率f的关系是T＝．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．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．一个周期中振动在介质中传播的距离等于一个波长．3．波长、频率与波速的关系(1)波速v：是指波传播的速度，即振动形式的传播速度，也就是能量的传播速度．波速是由介质的性质决定的，与波的振幅、波长、周期、频率均无关．在同一种均匀介质中(温度恒定情况下)波速是一个定值．(2)三者的关系是：v＝或v＝λf．有同学说，波的周期就等于介质中质点的振动周期，波的传播速度就等于介质中质点的振动速度，这种说法对吗？为什么？提示：波的周期就等于质点的振动周期说法正确；波的传播速度就等于质点的振动速度说法错误．比如在同一均匀介质中传播的简谐波波速大小保持不变，而介质中的质点在各自的平衡位置附近做简谐运动，速度变化．三、应用图像可以解决的问题1．根据图像可以求波长；2．根据图像可以求振幅；3．根据图像可以求任意一个质点在该时刻的位移；4．在波的传播方向已知时可确定各质点在该时刻的振动方向；5．可以确定各质点在该时刻的加速度方向．波的图像及其应用1．波形图像的画法已知波的传播方向，可画出Δt前后的波形图像，具体方法：(1)平移法：先算出经Δt时间波传播的距离Δs，再把波形向传播方向推进Δs即得．因为波形推进波长整数倍时，波形和原来重合，所以实际处理时通常采用“去整留零”的方法．(2)特殊点法：取两个特殊点(波峰与平衡位置或波谷与平衡位置)来研究，根据两质点的振动方向，判断出两质点经Δt后的位置，过这两位置画出相应的波动曲线即可．2．波的图像的应用根据机械波的传播规律，利用该图像可以得出以下的结论：(1)介质中质点的振幅A，以及该时刻各质点的位移和加速度的方向．(2)根据波的传播方向确定该时刻各质点的振动方向，画出在Δt前或后的波形图像．(3)根据某一质点的振动方向确定波的传播方向．(4)根据波的传播方向判定某质点的振动方向．(5)根据周期确定波的传播速度．3．振动图像和波的图像振动图像和波的图像从图形上看好像没有什么区别，但实际上它们有本质的区别．(1)物理意义不同：振动图像表示同一质点在不同时刻的位移；波的图像表示介质中的各个质点在同一时刻的位移．(2)图像的横坐标的单位不同：振动图像的横坐标表示时间；波的图像的横坐标表示距离．(多选)如图所示为一简谐横波(周期为T)某时刻的波形图，下列说法正确的是()A．A、B、C、D四个质点的振动周期相同B．A、D两质点的振幅最大，C质点振幅为零C．从图示时刻起，经过2T时间，波形与图示相同D．图示时刻，C点速度最大，A、D两点的速度均为0[解题探究]简谐波中各质点做什么运动？各质点间的运动有什么关系？[解析]简谐波中各质点的振动周期和振幅都相同，故A正确，B错误；由波的周期性知，C正确；图示时刻，C点通过平衡位置，速度最大，A、D两点在最大位移处，速度均为0，D正确．[答案]ACD(1)质点位移与振幅方面：在某一时刻各个质点的位移不同，但各个质点的振幅是相同的．(2)各质点的振动方面：简谐波中的所有质点都做简谐运动，它们的周期...