高中物理 专题第2节　波的描述.DOCXVIP

第2节波的描述

学习目标要求

核心素养和关键能力

1.理解波的图像的意义。

2.知道波长、频率和波速的概念。

3.理解波长、频率和波速的关系。

4.知道决定波长、频率和波速的因素。

1.核心素养

(1)利用比较法理解两种图像的不同。

(2)理解振动方向和波的传播方向的关系。

2.关键能力

分析推理能力。

知识点一波的图像

?波的图像的画法

?正弦波(简谐波)

(1)概念：波的图像是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波，如图所示。

(2)介质中有正弦波传播时，介质中的质点做简谐运动。

?振动图像和波的图像

(1)振动图像表示介质中的“某个质点”在“各个时刻”的位移。

(2)波的图像表示介质中的“各个质点”在“同一时刻”的位移。

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的“集体照”。

(2)简谐波的图像是正(余)弦曲线，介质中的质点做简谐运动。

2．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及波的波长。

(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。

3．波的图像的周期性

质点振动的位移做周期性变化，即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。

4．波传播方向的双向性

如果只知道波沿x轴传播，则有可能沿x轴正向或x轴负向传播。

【例1】(多选)如图所示为一列向右传播的简谐横波在某个时刻的波形图像，由图像可知()

A．质点b此时位移为零

B．质点b此时向y轴负方向运动

C．质点d的振幅是2cm

D．质点a经过半个周期通过的路程是4cm，偏离平衡位置的位移是4cm

答案AC

解析由图像可知质点b此时位于平衡位置，故其位移为零，A项正确；在质点b附近靠近波源一侧的质点b′在x轴上方，根据“带动法”，可知此刻质点b向y轴正方向运动，B项错误；简谐横波在介质中传播时，介质中各质点振幅都相同，C项正确；经过eq\f(T,2)，质点a运动到负向最大位移处，其通过的路程为2A，即4cm，位移为－2cm，D项错误。

【训练1】(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

答案BCD

解析在波动曲线中纵坐标y表示各质点偏离平衡位置的位移，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。

知识点二质点振动方向与波的传播方向的互判

1．带动法

前面的质点依次带动后面的质点振动。

2．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运动方向，并在同一点沿水平方向画出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，如图所示。

3．上下坡法

沿波的传播方向看，“上坡”的质点向下运动，“下坡”的质点向上运动，简称“上坡下，下坡上”，如图所示。

4．微平移法

作出经微小时间Δt(Δt＜eq\f(T,4))后的波形，就知道了各质点经过Δt时间后到达的位置，运动方向也就知道了，如图所示。

【例2】(多选)简谐横波某时刻的波形图如图所示，由图可知()

A．若质点a向下运动，则波是从左向右传播的

B．若质点b向上运动，则波是从左向右传播的

C．若波从右向左传播，则质点c向下运动

D．若波从右向左传播，则质点d向上运动

答案BD

解析如果波从右向左传播，由“下坡上振，上坡下振”(沿着波的传播方向看)可知图中a、b质点向下运动，c、d质点向上运动，故选项D正确，C错误；如果质点a向下运动，则波应从右向左传播，故选项A错误；同理，选项B正确。

【训练2】(多选)如图所示为一列简谐波在某一时刻的波形图，此时刻质点F的振动方向如图所示。则()

A．该波向右传播

B．质点B和D的运动方向相同

C．质点C比质点B先回到平衡位置

D．此时质点F和H的加速度相同

答案CD

解析由“上下坡”法可知，波只有向左传播，此时刻质点F的运动方向才向下，同理，质点D的运动方向也向下，而质点A、B、H的运动方向向上，质点F、H相对各自平衡位置的位移相同，由a＝－eq\f(kx,m)可知，两质点的加速度相同，因质点C直接从最大位移处回到平衡位置，即tC＝eq\f(T,4)，而质点B要先运动到最大位移处，再回到平衡位置，故tB＞eq\f(T,4)＝tC，故C、D正确。

知识点三波长、频率和波速

?波长(λ)

(1)定义：在波