高中物理 第2章 机械波 2.2 机械波的描述教师用书 沪科版选修3-4-沪科版高二选修3-4物理学案VIP免费

2.2机械波的描述学习目标知识脉络1.知道什么是简谐波.2.理解波的图像及其物理意义.(重点)3.知道波的图像与振动图像的联系与区别.(难点)4.掌握波的图像的简单应用.(重点)5.理解周期、频率、波长、波速的概念以及它们之间的关系.(重点、难点)用图像描述机械波[先填空]1.波的图像的作法(1)建立坐标系：以横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示该时刻各质点偏离平衡位置的位移.(2)选取正方向：规定位移的方向向上为正值，向下为负值.(3)描点：把该时刻各质点的位置画在坐标系里.(4)连线：用平滑曲线将各点连接起来就得到了这一时刻横波的图像.2.横波图像的物理意义：波的图像直观地表明了离波源不同距离的各振动质点在某一时刻的位置.3.横波图像的特点：简谐波的波形为正弦曲线.[再判断]1.波的图像描述了某一时刻各质点离开平衡位置的位移情况.(√)2.只有横波才能画出波的图像.(×)3.简谐波中各质点做的是简谐运动.(√)[后思考]1.为什么不同时刻波的图像的形状不同？【提示】在波的传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，不同时刻质点的位移不同，故不同时刻波的图像不同.2.波中各质点做简谐运动，是一种变加速运动，是否说明波的传播也是变加速运动？【提示】不能.虽然质点做变加速运动，但是在均匀介质中波是匀速传播的.[核心点击]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运动情况的“定格”.可以将波的图像比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”.1(2)简谐波的图像是正(余)弦曲线，是最简单的一种波，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)横波的图像形状与波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布相似，波形中的波峰即为图像中的位移正向的最大值，波谷即为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.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附近振动，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变化，则波的图像也做周期性变化.经过一个周期，波的图像复原一次.3.波的传播方向的双向性如果只知道波沿x轴传播，则有可能沿x轴正向传播，也可能沿x轴负向传播，具有双向性.4.由波的图像获得的三点信息(1)可以直接看出在该时刻沿传播方向上各个质点的位移.(2)可以直接看出在波的传播过程中各质点的振幅A.(3)若已知该波的传播方向，可以确定各质点的振动方向；或已知某质点的振动方向，可以确定该波的传播方向.5.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.1.如图221为某一向右传播的横波在某时刻的波形图，则下列叙述中正确的是()图221A.经过半个周期，质点C将运动到E点处B.M点和P点的振动情况时刻相同C.A点比F点先到达最低位置D.B点和D点的振动步调相反E.A点和E点的振动步调相同【解析】各质点在各自的平衡位置附近振动，不随波迁移，所以经过半个周期，质点C会回到平衡位置，但不会运动到E点，A错误；M点和P点的振动情况不会相同，B错误；波向右传播，F点和A点都向上振动，A点先到达最低位置，C正确；B点和D点的振动相差半个周期，所以振动步调相反，A点和E点振动相差1个周期，所以振动步调相同，D、E正确.【答案】CDE2.如图222所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图，已知质点A在此时刻的振动方向如图中箭头所示，则以下说法中正确的是()2图222A.波向左传播B.波向右传播C.质点B向上振动D.质点B向下振动E.质点C向上振动【解析】解决该题有许多方法，现用“上下坡”法判断，若波向右传播，则A质点处于下坡，应向上振动，由此可知波向左传播.同理可判断C向上振动，B向上振动.【答案】ACE3.如图223所示为一列简谐波在某一时刻的波形，求：图223(1)该波的振幅；(2)已知该波向右传播，说明A、B、C、D各质点的振动方向.【解析】(1)波的图像上纵坐标的最大值...