2 波的描述 学习任务一 对波的图像的理解 [物理观念] (1)波的图像描述的是在波的传播方向上各质点在某一时刻偏离平衡位置的位移. (2)由波的图像可以获得的信息 图像 获得的信息 (1)从图像上可直接读出波长和振幅 (2)可确定任一质点在该时刻的位移 (3)因加速度方向和位移方向相反,可确定任一质点在该时刻的加速度方向 (4)若已知波的传播方向,可确定各质点在该时刻的振动方向,并能判断位移、加速度、速度、动能的变化 例1 一列横波沿x轴正方向传播,某时刻的波形如图所示,波的周期为T,则坐标为(3 cm,0)的质点经过T后的坐标是( ) A.(3 cm,2 cm) B.(4 cm,2 cm) C.(4 cm,-2 cm) D.(3 cm,0 cm) [反思感悟] 变式1 一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图如图所示,t=1 s时平衡位置在x=3.5 m处的质点Q第一次到达波谷,则平衡位置在x=2.0 m处的质点P第一次到达波峰的时刻为 ( ) A.t= s B.t= s C.t= s D.t= s 【要点总结】 波的图像的特点 (1)简谐横波:简谐横波的图像是正弦曲线,对于简谐横波而言,各个质点振动的振幅都相同. (2)波的图像的重复性:相隔时间等于周期的整数倍的两个时刻的波形相同. (3)波的传播方向的双向性:不指定波的传播方向时,图像中波可能沿x轴正方向传播,也可能沿x轴负方向传播. 学习任务二 振动方向与波的传播方向的互判 [科学思维] 波的传播方向与质点振动方向的互判方法 方法 内容 图像 “质点 带动”法 前一质点依次带动后一质点延迟振动,A点前方的质点A'带动A向上振动 “上下 坡”法 沿波的传播方向看,“上坡”的点向下运动,“下坡”的点向上运动,简称“上坡下、下坡上” “同侧” 法 在波的图像上某一点处沿竖直方向画一个箭头表示质点的运动方向,并在同一点处沿水平方向画一个箭头表示波的传播方向,那么这两个箭头总是在曲线的同侧 “微平 移”法 将原波形(实线)沿波的传播方向平移一段微小距离(不超过四分之一波长)后形成新波形(虚线),则从实线的位置沿y轴指向虚线的位置表示原波形中质点的运动方向 例2 [2022·桐乡凤鸣高中期末] 图为一列沿x轴传播的简谐横波在某时刻的图像,此时x= 3 m处质点的速度沿y轴正方向.下列说法正确的是 ( ) A.该列简谐横波沿x轴正方向传播 B.该时刻,x=2 m处的质点速度最大 C.该时刻,x=4 m处的质点加速度最大 D.经过1个周期,x=6 m处的质点沿x轴移动了8 m [反思感悟] 变式2 (多选)如图所示为一列简谐横波在某时刻的波形图,传播方向为x轴负方向,则此时刻 ( ) A.各质点的位移都为5 cm B.x=2 m处的质点速度沿y轴正方向 C.x=4 m处的质点加速度沿y轴正方向 D.x=8 m处的质点速度为正的最大值 变式3 一列沿x轴正方向传播的简谐横波,某时刻波的图像如图所示.下列判断正确的是 ( ) A.这列波的周期为8 s B.此时P质点的速度比H质点的小 C.此时P质点的加速度比H质点的小 D.此后P质点比H质点先回到平衡位置 学习任务三 波长、波速、频率的关系 [教材链接] 阅读教材,填写波长、频率和波速的相关知识. (1)波长λ ①定义:在波的传播方向上,振动相位总是相同的两个 质点间的距离. ②特征 a.在横波中,两个相邻 或两个相邻 之间的距离等于波长. b.在纵波中,两个相邻 或两个相邻 之间的距离等于波长. (2)周期T、频率f ①周期(或频率):在波动中,各个质点的 叫波的周期(或频率). ②周期T和频率f的关系:互为 ,即f=. ③波长与周期的关系:经过 ,振动在介质中传播的距离等于一个波长. (3)波速 ①定义:机械波在 的传播速度. ②决定因素:由 本身的性质决定,在不同的介质中,波速是 (选填“相同”或“不同”)的. ③波长、周期、频率和波速的关系:v== . 例3 [2022·乐清知临中学月考] ... ...
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