物理2 波的描述授课课件ppt

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观察绳波的传播，可以看出波在空间、时间上具有周期性，我们能否用图像的方法来描述一列波呢？如果能，坐标轴表示的是什么物理量？
在上一章节中，我们在描述单个质点的机械振动的时候，采用的什么方法呢？
对于本章节，在机械波传播过程中，同时描述多个质点的运动情况，位移--时间图像 还合适吗？
波形图描述（Y---x图）
1、把平衡时位于x1, x2, x3，… 的质点的位移y1，y2，y3，…画在Oxy 坐标平面内，得到一系列坐标为（x1，y1），（x2， y2），（x3，y3），… 的点，这些点的集合就是这一时刻波的图像。波的图像有时也称波形图。
2、如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波（simple harmnic wave）。可以证明，介质中有正弦波传播时，介质的质点在做简谐运动。
波的图象表示介质中各个质点在某一时刻(同一时刻)偏离平衡位置的位移的空间分布情况。在不同时刻质点振动的位移不同，波形也随之改变，不同时刻的波形曲线是不同的。
1、该时刻沿波的传播方向上各个质点的位移；
2、各个质点的振幅A ;
3、能根据波的传播方向判断各个质点在该时刻的运动方向、加速度方向及其变化情况；
4、可以画出另一时刻的波形图。
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波的传播方向与质点的振动方向的判断方法
注意：同一波源产生的机械波，随着传播介质的不同，波长会发生改变。
1.定义：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，叫做波长
（1）注意：“振动相位总是想同”指的是“质点的位移、速度等一系列物理量”完全相同
（2）注意：“相邻两质点”的含义
（3）在横波中两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等与波长。在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离为纵波的波长
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
周期（T）、频率（f）、波速（V）
频率 ：周期的倒数，即单位时间内波动所传播的完整波的数目.其中各个质点的振动频率都等于波源的振动频率，即波的频率。
①.周期、频率与介质无关，与波源的相同。波长、波速与介质有关。
③.波在不同介质中频率不变。
②.不同频率的同一类波在同一介质中波速相同。
声音在不同介质中的传播速度
计算式而非决定因素式，适用于一切波
例1、（单选）列简谐横波沿x轴传播,t=0时的波形如图所示,质点A与质点B相距1 m,A点速度沿y轴正方向;t=0.02 s时,质点A第一次到达正向最大位移处,由此可知(　　)A.此波沿x轴正方向传播B.此波沿x轴负方向传播C.从t=0时起,经过0.04 s,质点A沿波传播方向迁移了1 mD.在t=0.04 s时,质点B在平衡位置处,速度沿y轴负方向
【答案】：B【解析】：由A点向上振动,可判定波沿x轴负方向传播,故选项A错误,B正确;由波的图象看出,经t=0.02 s质点A第一次到达最大位移处,则t=T,T=0.08 s,经0.04 s,质点B在平衡位置处,速度沿y轴正方向,故选项D错误;波传播过程中,质点A并不随波迁移,故选项C错误。
例2、（单选）如图是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知图中b位置的质点起振时间比a位置的质点晚0.5 s，b和c之间的距离是5 m，则此列波的波长和频率分别为(　　)A． 5 m,1 HzB． 10 m,2 HzC． 5 m,2 HzD． 10 m,1 Hz
【答案】：A【解析】：从波的图象可以看出，波长λ＝5 m，b点比a点的起振时间晚0.5 s，则波速v＝＝m/s＝5 m/s，所以T＝＝1 s，f＝＝1 Hz.
例4、一列自右向左传播的简谐横波，在t＝0时刻的波形图如图所示，此时坐标为(1,0)的质点刚好开始运动，在t＝0.3 s时刻，质点P在t＝0时刻后首次到达波峰位置，质点Q的坐标是(一3,0)，则下列说法正确的是________。A．在t＝0时刻，质点P的速度方向沿y轴负方向B．这列波的传播速度为 m/sC．在0～0.3 s时间内，质点A运动的路程为0.03 mD．在t＝0.5 s时刻，质点Q首次到达波峰位置E．这列波的波源起振方向沿y轴正方向
振动方向和波动图像的对比
振动图像与波形图像的区别汇总
例3、(单选）图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图象．则下列说法正确的是(　　)A． 该波的速度为1.6 m/s，沿x轴负方向传播B． 该波的速度为20 m/s，沿x轴正方向传播C． 经过0.2 s，质点P沿x轴的正方向迁移了4 mD． 经过0.1 s，质点Q的运动方向沿y轴正方向
【答案】：B【解析】：简谐横波的波长λ＝4 m，T＝0.2 s，则波速v＝＝20 m/s，A错，B对；根据简谐波“前带后，后随前”带动原则可知：该波沿x轴正方向传播；质点不“随波逐流”，所以C错误；质点Q此时向上振动，经过0.1 s，即半个周期后质点Q的运动方向沿y轴负方向，D错．
1、 波形图与振动图的区别：波形图表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移，振动图像则表示介质中“某一质点”在“各个时刻”的位移。2、波的传播方向与质点振动方向的关系：上下坡法、同侧法、微平移法。3、波长、频率、周期、波速之间的关系：
能力提高：波的多解性问题
1.造成波动问题多解性问题的因素：周期性
（1）时间周期性：时间间隔∆t与周期T的关系不明确
（2）空间周期性：两点的距离∆X与波长λ的关系不明确
2.造成波动问题多解性问题的因素：双向性
（1）传播方向双向性：波的传播方向不确定
（2）振动方向双向性：质点的振动方向不确定
V=0.3m/sT=0.85s