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课件网) 第三章 机械波 第2节 机械波的描述 在第二章，我们学习了简谐运动，用x-t图像描述一个质点（弹簧振子或单摆）在任意时刻的位移。 而波却是很多质点的运动，在同一时刻各个质点的位移都不尽相同，不方便用x-t图像来描述。我们应该用什么图像来描述？ 1.能通过建立直角坐标系建模的方法画出波的图像来描述横波； 2.通过观察、分析波的图像，理解波峰、波谷的等概念； 3.理解波速、波长和频率的关系，能用波长、波速和频率等概念解释波的传播问题； 一、机械波的图像 1.简谐波：波源做简谐运动时，介质的各个质点随之做简谐运动，所形成的波就是简谐波。 情境：持续上下抖动软绳。 【思考问题】 （1）绳波图有什么特点？与前面学习的哪个图像相似？ （2）请用大致画出绳子抖动过程的图像？ 建立直角坐标系：横坐标表示介质中各个质点的平衡位置；纵坐标表示这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，得出一条光滑曲线，这条曲线就是简谐波在这一时刻的图像。 【思考问题】 波动图像中，如何表示各个质点的位移？ 波形图中的位移：质点偏离平衡位置的位移 波峰 正向最大位移 波谷 反向最大位移 2.波的图像 机械波波动图像与振动图像有什么异同？ 振动 波动 图像 相同 不同 图像都是正（余）弦曲线 纵坐标都是质点离开平衡位置的位移 某质点不同时刻位移 横轴表示时间 某个质点在各个时刻的位移 大量质点同一时刻位移 横轴表示质点平衡位置 某一时刻各个质点的位移 判断质点振动方向或波传播方向的方法 方法1：带动法：先振动的质点带动邻近的后振动质点，在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′，若P′在P点上方，则P向上振动，若P′在下方，则P向下振动． 方法2：上下坡法：沿波的传播方向看去，“上坡”处的质点向下振动；“下坡”处的质点向上振动，简称“上坡下、下坡上”。如图 方法3：同侧法:在波的图像上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点振动方向，并设想在同一点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。如图丙 方法4：微平移法:如图丁所示,实线为t 时刻的波形,作出微小时间Δt 后的波形如虚线所示。由图可见t 时刻的质点由P1(或P2)位置经Δt 后运动到P1′ (或P2’)处,这样就可以判断质点的振动方向了。 二、描述机械波的物理量 探究： 在一不可伸长的细绳上等距离地固定几个质量很小的小球,某时刻小球及绳位置如图所示,然后加入一直角坐标系。 (1)1、5小球的距离和2、6小球的距离有何关系 1与5小球振动情况相同、2与6小球振动情况相同。 (2)1与5小球振动情况、2与6小球振动情况有何关系 相等 1、波长：在波动中，对平衡位置的位移总是相同的两个相邻质点之间的距离，叫作波长。 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为纵波的波长。 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。 横波的波长 纵波的波长 2.波速： （1）定义：振动状态（以波峰或者波谷作为标记）在介质中的传播速度。 （2）波速的理解: 波速由介质决定，波在同一均匀介质中匀速传播，波速不变； 区分质点的振动速度和波的传播速度 （3）表达式: 3.周期： 在波动中，各个质点都是在波源的带动下做受迫振动，振动周期或频率都等于波源的振动周期或频率，这个周期或频率也叫作波的周期或频率。质点的振动周期由波源决定。 4.波速和波长、频率的决定因素及关系 物理量 决定因素 关系 周期和频率 波速 波长 取决于波源,而与v、λ无直接关系 取决于介质的物理性质。它与T、λ无直接关系 波长λ则只取决于v和T,只要v、T其中一个发生 ... ...
