2018-2019學(xué)年高中物理 第12章 機(jī)械波 12.1 波的形成和傳播課件 新人教版選修3-4.ppt

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第十二章機(jī)械波1波的形成和傳播,,一、波的形成和傳播以繩波為例:,質(zhì)點(diǎn),無(wú)外來(lái)擾動(dòng),相互作用力,周?chē)|(zhì)點(diǎn),二、橫波和縱波,,,垂直,最高處,最低處,,同一直,線上,最密,最疏,,三、機(jī)械波1.介質(zhì):(1)定義:波借以_____的物質(zhì)。(2)特點(diǎn):組成介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)之間有_________,一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)會(huì)引起相鄰質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。,傳播,相互作用,,2.形成:機(jī)械振動(dòng)在_____中傳播,形成機(jī)械波。3.兩個(gè)產(chǎn)生條件:(1)要有_____。(2)要有傳播振動(dòng)的_____。,介質(zhì),波源,介質(zhì),,4.傳遞的三個(gè)特點(diǎn):(1)介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時(shí),介質(zhì)本身并不隨波一起傳播,它傳播的只是_____這種運(yùn)動(dòng)形式。(2)波是傳遞_____的一種方式。(3)波可以傳遞_____。,振動(dòng),能量,信息,,【預(yù)習(xí)診斷】1.請(qǐng)判斷下列說(shuō)法的正誤。(1)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位置不斷轉(zhuǎn)換便形成波。()(2)在繩波的形成和傳播中,所有質(zhì)點(diǎn)同時(shí)運(yùn)動(dòng),同時(shí)停止運(yùn)動(dòng)。(),,(3)在繩波的形成和傳播中,所有質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)并不是勻速直線運(yùn)動(dòng)。()(4)波源停止振動(dòng)時(shí),波立即停止傳播。(),,提示:(1)。某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位置不斷轉(zhuǎn)換不能形成波,如彈簧振子的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。(2)。在繩波的形成和傳播中,由波源開(kāi)始振動(dòng),并帶動(dòng)鄰近質(zhì)點(diǎn)由近及遠(yuǎn)依次振動(dòng),不是所有質(zhì)點(diǎn)同時(shí)運(yùn)動(dòng),同時(shí)停下。,,(3)√。在繩波的形成和傳播中,所有質(zhì)點(diǎn)依次振動(dòng),做的不是勻速直線運(yùn)動(dòng)。(4)。當(dāng)波源停止振動(dòng)時(shí),介質(zhì)仍然繼續(xù)傳播波源振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式,不會(huì)隨波源停止振動(dòng)而停止傳播,即波不會(huì)停止傳播。,,2.關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系,下列說(shuō)法正確的是()A.有機(jī)械振動(dòng),一定有機(jī)械波B.有機(jī)械波,一定有機(jī)械振動(dòng)C.波源停止振動(dòng),介質(zhì)中的波立即停止傳播D.振動(dòng)是變速的,波動(dòng)是勻速的,,【解析】選B。形成波的條件是既要有振源,又要有介質(zhì),所以有機(jī)械波必有機(jī)械振動(dòng),而有振動(dòng),在無(wú)介質(zhì)的情況下,不能產(chǎn)生機(jī)械波,故A錯(cuò)誤,B正確。在介質(zhì)中,正在傳播的波獨(dú)立于波源,即已經(jīng)形成的波跟形成該波后波源的振動(dòng)無(wú)關(guān),在波源停止振動(dòng)時(shí),波仍將繼續(xù)向外傳播而不會(huì)停止,故C錯(cuò)誤;波只有在同種均勻介質(zhì)中才會(huì)勻速傳播,而D選項(xiàng)并沒(méi)有表明具備這一必要條件,故D錯(cuò)誤。,,3.(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻的波形如圖所示,則關(guān)于質(zhì)點(diǎn)A的受力,下列說(shuō)法正確的是(),,A.如果波向右傳播,則質(zhì)點(diǎn)A受到向上的作用力B.如果波向右傳播,則質(zhì)點(diǎn)A受到向下的作用力C.如果波向左傳播,則質(zhì)點(diǎn)A受到向上的作用力D.如果波向左傳播,則質(zhì)點(diǎn)A受到向下的作用力,,【解析】選B、D。無(wú)論波向右或向左傳播,回復(fù)力始終指向平衡位置,質(zhì)點(diǎn)A的回復(fù)力是由相鄰質(zhì)點(diǎn)對(duì)A的作用力提供的,故B、D正確。,知識(shí)點(diǎn)一機(jī)械波的形成及特點(diǎn)探究導(dǎo)入:藝術(shù)體操也叫韻律體操,是一種藝術(shù)性很強(qiáng)的女子競(jìng)賽體操項(xiàng)目。19世紀(jì)末20世紀(jì)初起源于歐洲。藝術(shù)體操表演項(xiàng)目有很多,絲帶舞表演就是其中之一,如圖所示是一幅絲帶舞的表演圖。,(1)絲帶上的各點(diǎn)有沒(méi)有隨波遷移?(2)運(yùn)動(dòng)員的手停止抖動(dòng)后,絲帶上的波會(huì)立即停止嗎?提示:(1)沒(méi)有。(2)不會(huì)。,,【歸納總結(jié)】1.機(jī)械波的形成:,,2.機(jī)械波的特點(diǎn):(1)機(jī)械波傳播的是振動(dòng)形式、能量和信息,介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波傳播而遷移,而是在各自的平衡位置附近振動(dòng)。(2)由于波的形成實(shí)際上是從波源開(kāi)始依次帶動(dòng)介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)參與振動(dòng),所以各個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在做受迫振動(dòng),因此各個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期(頻率)與波源的周期(頻率)相同。,,(3)在不考慮能量損失時(shí),各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅相同,各質(zhì)點(diǎn)的起振方向都與波源開(kāi)始振動(dòng)的方向相同。,,3.振動(dòng)和波動(dòng)的區(qū)別與聯(lián)系:,,,【典題過(guò)關(guān)】【典例】(多選)下列關(guān)于機(jī)械波的說(shuō)法中,正確的是()A.各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動(dòng)B.相鄰質(zhì)點(diǎn)間必有相互作用力C.前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)帶動(dòng)相鄰的后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)必定落后于前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),,D.各質(zhì)點(diǎn)隨波的傳播而遷移E.離波源越遠(yuǎn),質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率越小,,【正確解答】選A、B、C。振源依靠介質(zhì)中各相鄰質(zhì)點(diǎn)間的相互作用力使周?chē)馁|(zhì)點(diǎn)依次振動(dòng)起來(lái),且后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)必定落后于前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),選項(xiàng)B、C正確;質(zhì)點(diǎn)只在它們各自的平衡位置附近做受迫振動(dòng),它們振動(dòng)的頻率均與波源的振動(dòng)頻率相同,選項(xiàng)A正確,E錯(cuò)誤;波在傳播過(guò)程中各質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,,【過(guò)關(guān)訓(xùn)練】1.(多選)以下關(guān)于機(jī)械波的說(shuō)法中,正確的是()A.發(fā)生波動(dòng)需要兩個(gè)條件:波源和介質(zhì)B.波動(dòng)過(guò)程是介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)由近及遠(yuǎn)移動(dòng)的過(guò)程C.波動(dòng)過(guò)程是能量由近及遠(yuǎn)傳遞的過(guò)程D.波源與介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都是自由振動(dòng),,【解析】選A、C。波源,即振源,振動(dòng)時(shí),依靠介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用力帶動(dòng)周?chē)鞑糠仲|(zhì)點(diǎn)振動(dòng)起來(lái),形成機(jī)械波。各質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動(dòng),并不隨波遷移,僅把波源的振動(dòng)和能量傳播開(kāi)來(lái)。波源和介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用力阻礙波源的振動(dòng),是一種阻力,所以波源的振動(dòng)不可能是自由振動(dòng),相鄰的介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用,故介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)也不是自由振動(dòng)。故A、C正確,B、D錯(cuò)誤。,,2.(多選)關(guān)于機(jī)械波的形成,下列說(shuō)法中正確的是()A.物體做機(jī)械振動(dòng),一定產(chǎn)生機(jī)械波B.后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)總是跟著先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)振動(dòng),只是時(shí)間落后一步C.參與振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)都有相同的頻率D.機(jī)械波是介質(zhì)隨波遷移,也是振動(dòng)能量的傳遞,,【解析】選B、C。機(jī)械波的形成必須具備兩個(gè)條件:波源和介質(zhì)。只有物體做機(jī)械振動(dòng),而其周?chē)鷽](méi)有傳播這種振動(dòng)的介質(zhì),遠(yuǎn)處的質(zhì)點(diǎn)不可能振動(dòng)起來(lái)而形成機(jī)械波,故A錯(cuò)誤。任何一個(gè)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)都是一個(gè)波源,帶動(dòng)它周?chē)馁|(zhì)點(diǎn)振動(dòng),將振動(dòng)傳播開(kāi)來(lái),所以后一質(zhì)點(diǎn)總是落后于前一質(zhì)點(diǎn),但振動(dòng)頻率相同,故B、C正確。形,,成機(jī)械波的各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng),并沒(méi)有隨波遷移,離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的能量通過(guò)各質(zhì)點(diǎn)的傳遞從波源獲得,故D錯(cuò)誤。,,3.以下對(duì)機(jī)械波的認(rèn)識(shí)正確的是()A.形成機(jī)械波一定要有波源和介質(zhì)B.波源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)形成的波中,各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況完全相同C.橫波向右傳播時(shí),處于波峰的質(zhì)點(diǎn)也向右遷移D.機(jī)械波向右傳播時(shí),右方的質(zhì)點(diǎn)比左方的質(zhì)點(diǎn)早一些振動(dòng),,【解析】選A。波源和介質(zhì)是形成機(jī)械波的兩個(gè)必不可少的條件,故A正確。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)形成的波在介質(zhì)中傳播時(shí),介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)都做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),沿波的傳播方向上,后面的質(zhì)點(diǎn)比前面的質(zhì)點(diǎn)總要晚一些開(kāi)始振動(dòng),但質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波的傳播而發(fā)生遷移,而且各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)步調(diào)不一致,故B、C、D均錯(cuò)。,,【規(guī)律方法】波動(dòng)過(guò)程中介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律波動(dòng)過(guò)程中介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期都與波源的振動(dòng)周期相同,其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)可用三句話來(lái)描述:(1)先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)。(2)后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)前面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。(3)后振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)落后于先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)。概括起來(lái)就是“帶動(dòng)、重復(fù)、落后”。,,知識(shí)點(diǎn)二橫波與縱波探究導(dǎo)入:,,(1)圖甲是繩波,其中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與傳播方向是什么關(guān)系?(2)圖乙是聲波,其中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與傳播方向是什么關(guān)系?提示:(1)垂直。(2)在同一條直線上。,,【歸納總結(jié)】,,,【典題過(guò)關(guān)】【典例】關(guān)于橫波和縱波,下列說(shuō)法正確的是()A.振源上下振動(dòng)形成的波是橫波B.振源水平振動(dòng)形成的波是縱波C.波沿水平方向傳播,質(zhì)點(diǎn)上下振動(dòng),這類(lèi)波是橫波D.質(zhì)點(diǎn)沿水平方向振動(dòng),波沿水平方向傳播,這類(lèi)波是縱波,,【正確解答】選C。根據(jù)橫波和縱波的概念,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直者為橫波,沿同一直線者為縱波,并不是上下振動(dòng)與水平振動(dòng)的問(wèn)題,所以A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤,對(duì)于D選項(xiàng),質(zhì)點(diǎn)沿水平方向振動(dòng),波沿水平方向傳播,并不能說(shuō)明是沿同一直線,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤,C選項(xiàng)正確。,,【過(guò)關(guān)訓(xùn)練】1.有關(guān)縱波與橫波,下列說(shuō)法中正確的是()A.對(duì)于縱波,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向一定相同B.對(duì)于橫波,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直C.縱波的質(zhì)點(diǎn)可以隨波遷移,而橫波的質(zhì)點(diǎn)不能D.橫波只能在固體中傳播,縱波只能在液體、氣體中傳播,,【解析】選B?？v波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向在一條直線上,方向并不一定相同,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤;機(jī)械波的質(zhì)點(diǎn)只是在其平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),并不隨波遷移,無(wú)論橫波和縱波都是這樣,故C選項(xiàng)錯(cuò)誤;橫波只能在固體中傳播,縱波可在固體、液體和氣體中傳播,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。,,2.(2018臨沂高二檢測(cè))某次地震波中的橫波和縱波傳播速率分別約為4km/s和9km/s。一種簡(jiǎn)易地震儀由豎直彈簧振子P和水平彈簧振子H組成,如圖所示,在一次地震中,震源在地震儀下方,觀察到兩振子相差5s開(kāi)始振動(dòng),則(),,A.P先開(kāi)始振動(dòng),震源距地震儀約36kmB.P先開(kāi)始振動(dòng),震源距地震儀約25kmC.H先開(kāi)始振動(dòng),震源距地震儀約36kmD.H先開(kāi)始振動(dòng),震源距地震儀約25km,,【解析】選A?？v波比橫波傳得快,P先開(kāi)始振動(dòng),設(shè)震源與地震儀相距為x,則解得x=36km,故選A。,,【補(bǔ)償訓(xùn)練】關(guān)于橫波和縱波,下列說(shuō)法正確的是()A.對(duì)于橫波和縱波,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向有時(shí)相同,有時(shí)相反B.對(duì)于縱波,質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向一定相同C.形成縱波的質(zhì)點(diǎn)隨波一起遷移D.空氣介質(zhì)只能傳播縱波,,【解析】選D。質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波是橫波,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向平行的波是縱波,A錯(cuò)誤;縱波質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向有時(shí)相同,有時(shí)相反,B錯(cuò)誤;無(wú)論橫波還是縱波,質(zhì)點(diǎn)都不隨波遷移,C錯(cuò)誤;橫波不能在空氣中傳播,空氣只能傳播縱波,D正確。,,【拓展例題】考查內(nèi)容:關(guān)于波的傳播問(wèn)題【典例】如圖所示為波源開(kāi)始振動(dòng)后經(jīng)過(guò)一個(gè)周期的波形圖,設(shè)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期為T(mén),下列說(shuō)法正確的是(),,A.若M質(zhì)點(diǎn)為波源,則M質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)時(shí)方向向下B.若M質(zhì)點(diǎn)為波源,則P質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)了TC.若N質(zhì)點(diǎn)為波源,則P質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)了TD.若N質(zhì)點(diǎn)為波源,則該時(shí)刻P質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能最大,【正確解答】選C。若M質(zhì)點(diǎn)為波源,相當(dāng)于N質(zhì)點(diǎn)追隨它左邊的質(zhì)點(diǎn),又因?yàn)槭墙?jīng)過(guò)一個(gè)周期的波形,此時(shí)N質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向向上,即為波源開(kāi)始振動(dòng)的方向。振動(dòng)剛剛傳到N質(zhì)點(diǎn),P質(zhì)點(diǎn)已振動(dòng)了T,A、B錯(cuò)。若N質(zhì)點(diǎn)為波源,則開(kāi)始振動(dòng)的方向向下,P質(zhì)點(diǎn)已振動(dòng)了T,又因?yàn)镻質(zhì)點(diǎn)離平衡位置最遠(yuǎn),故此時(shí)速度為零,動(dòng)能最小,故C對(duì)、D錯(cuò)。,