《创新课堂》第三章 机械波 2.波的描述 高中物理选择性必修第一册（人教版）同步讲练测（教师版+学生版）

2.波的描述 学习目标 1.理解波的图像的意义，能从图像中提取有关信息。2.知道波长、频率和波速的概念，掌握三者的关系。 3.知道决定波长、频率和波速的因素，并会进行相关计算。4.理解质点振动方向与波的传播方向的关系。 知识点一　波的图像 情境：如图所示，运动会中的团体操表演，常常利用运动员下蹲、站起的动作来表现波浪。 问题：我们如何用图像来表现此波浪呢？ 提示：用横坐标x表示在波的传播方向上各运动员的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各个运动员偏离平衡位置的位移，并规定位移方向向上时为正值，位移方向向下时为负值。在x-y平面上，画出表示各个运动员的平衡位置x与各运动员偏离平衡位置的位移y的各点（x，y），用平滑的曲线把各点连接起来就得到了“波浪”的波形图像。 1.波的图像的意义 波的图像描述的是某一时刻，沿波的传播方向的各个质点偏离　平衡位置　的位移。 2.简谐波 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。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　。 3.波的图像与振动图像的区别 （1）波的图像表示介质中的各个质点在　某一时刻　的位移。类似于生活中的“照相”。 （2）振动图像表示介质中的某一质点在　各个时刻　的位移。类似于生活中的“录像”。 【易错辨析】 1.波的图像表示质点在各个不同时刻的位移。（　×　） 2.只有横波才能画出波的图像。（　×　） 3.波的图像表示波中各质点在某一时刻的位移。（　√　） 1.对波的图像的理解 （1）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，波形中的波峰即图像中的位移正向的最大值，波谷即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好处于平衡位置。 （2）波的图像具有周期性。 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）波的传播方向具有双向性。 波沿x轴传播时，可以沿x轴正向传播，也可以沿x轴负向传播，具有双向性。 2.由波的图像可获取的信息 （1）可以直接读出在该时刻各个质点的位移。 （2）可以直接读出各质点的振幅A。 （3）可以根据波形图、波的传播方向判断该时刻某个质点的振动方向。 【例1】　（波的图像的理解） 〔多选〕如图所示是一列向右传播的简谐横波某一时刻的波动图像。对于图中A、B、C、D、E、F、G、H、I九个质点，下列说法中正确的是（　　） A.A、C、E、F、H具有相同的位移 B.A、C位移相同，H、F位移方向相反 C.B、I振幅相同 D.A、B振幅相同 解析：BCD　在波动图线中，纵坐标y表示各质点偏离平衡位置的位移，题图中，A、C、H位移相同，E、F位移相同，A、C、H与E、F位移大小相等，方向相反，故A错误，B正确；在简谐波中各质点都做简谐运动，振幅都等于波源的振幅，故C、D正确。 【例2】　（波的图像的应用）一列简谐横波某时刻波形图像如图所示，此时质点P的速度方向沿y轴正方向，则（　　） A.这列波沿x轴负方向传播 B.质点a此时动能最大，加速度最小 C.再经过一段时间，质点P比质点a先到达波谷 D.当质点P运动到波谷时，质点b恰好运动到平衡位置 解析：B　根据波的传播方向与质点振动方向的关系可知，这列波沿x轴正方向传播，故A错误；质点a此时位于平衡位置，动能最大，加速度最小，故B正确；波沿x轴正方向传播，由带动法可知，质点a比质点P先到达波谷，故C错误；当质点P经T运动到波谷时，质点b经T恰好也运动到波谷，故D错误。 知识点二　波长、频率和波速 情境：如图为一列向右传播的简谐波在某时刻波的图像： 问题：（1）该列波的质点的振幅多大？ （2）该时刻质点 ... ...