高中物理 波的形成和描述課件 魯科版選修3-4.ppt

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,,高中物理·選修3-4·魯教版,,,第2章 機械波 第1講 波的形成和描述,[目標定位] 1.理解機械波的形成過程和產(chǎn)生條件，知道波的分類及橫波和縱波的概念，明確機械波傳播的特點.2.知道波的圖象，能從中獲取波長、振幅、質(zhì)點運動方向或波的傳播方向等信息.3.能區(qū)別振動圖象和波動圖象.4.知道波長、周期、頻率和波速的概念，會用v＝λf進行有關計算.5.掌握波在傳播過程中的周期性和雙向性特點．,一、波的形成與傳播 1．介質(zhì)：繩子、水、空氣、地殼等傳播 的物質(zhì)． 2．機械波： 在介質(zhì)中的傳播稱為機械波，簡稱波． 3．波的形成：前一質(zhì)點的振動總是要 后一個質(zhì)點振動，依次帶動下去， 也就由發(fā)生區(qū)域向遠處傳播，從而形成了波． 4．機械波是 這種運動形式的傳播，介質(zhì)本身 沿著波的傳播方向遷移． 5．波也是傳遞 的一種方式．,波,機械振動,帶動,振動,機械振動,不會,能量,二、波的分類 1．根據(jù)質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向之間的關系，可以把機械波分為 和 兩類． 2．橫波 (1)定義：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向 的波． (2)描述 波峰：凸起的 處． 波谷：凹下的 處．,橫波,縱波,垂直,最高,最低,3．縱波 (1)定義：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在 上的波． (2)描述 ①密部：質(zhì)點分布最 的地方． ②疏部：質(zhì)點分布最 的地方．,同一直線,密,疏,三、波的描述 1．波的圖象描述 (1)波的圖象：用橫坐標x表示波傳播方向上各個質(zhì)點的 ，用縱坐標y表示各個質(zhì)點離開平衡位置的 ，規(guī)定位移方向向上為正值．在坐標平面內(nèi)，以 時刻 質(zhì)點的x、y值描出各對應點，再把這些點用光滑的曲線連接起來，就得到該時刻波的圖象，也稱波形曲線或波形．,平衡,,位置,位移,某一,各個,(2)簡諧波 ①定義：如果介質(zhì)中各個質(zhì)點做 運動，它所形成的波就是一種最基本、最簡單的波，叫做簡諧波． ②波形：正弦或(或余弦)曲線．,簡諧,相同,時間,相同,波源,每秒,相鄰,,,介質(zhì),λf,,,想一想 波速就是振動速度嗎？ 答案 不是．波速是振動形式勻速向外傳播的速度，始終沿傳播方向，在同一介質(zhì)中波速不變；振動速度是指質(zhì)點在平衡位置附近振動的速度，大小和方向都隨時間做周期性變化.,一、波的形成和傳播 1．波的形成 傳播波的物質(zhì)，如水、繩、空氣等，可以分成許多小部分，每一小部分都可以看作質(zhì)點．當其中一個質(zhì)點振動時，由于質(zhì)點間的相互作用，就帶動相鄰的質(zhì)點振動起來，該質(zhì)點又帶動后面的質(zhì)點振動起來，這樣振動的狀態(tài)就傳播出去，形成了機械波．,(3)機械振動在介質(zhì)中的傳播形成機械波，所以有機械波，一定有機械振動；但有機械振動，不一定有機械波． (4)波傳播的只是振動形式，介質(zhì)中的每個質(zhì)點只在自己平衡位置附近振動，并不隨波遷移．,【例1】 下列關于機械波的說法中，正確的是 ( ) A．各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動 B．相鄰質(zhì)點間必有相互作用力 C．前一質(zhì)點的振動帶動相鄰的后一質(zhì)點的振動，后一質(zhì)點的振動必定落后于前一質(zhì)點 D．各質(zhì)點隨波的傳播而遷移 E．離波源越遠，質(zhì)點的振動頻率越小,解析 振源依靠介質(zhì)中各相鄰質(zhì)點間的相互作用力使周圍的質(zhì)點依次振動起來，且后一質(zhì)點的振動必定落后于前一質(zhì)點，選項B、C正確；質(zhì)點只在它們各自的平衡位置附近做受迫振動，它們振動的頻率均與波源的頻率相同，選項A正確，E錯誤；波在傳播過程各質(zhì)點不隨波遷移，選項D錯誤． 答案 ABC,二、波長、頻率、周期、波速 1．周期和頻率：只取決于波源，波的周期和頻率就是指波源的周期和頻率，與v、λ無任何關系． 2．速度v：決定于介質(zhì)的性質(zhì)，同一種均勻介質(zhì)，波在其中傳播的速度恒定．,【例2】 關于機械波的頻率、波速、波長，下列說法正確的是 ( ) A．兩個相鄰的均處于平衡位置的質(zhì)點間的距離為一個波長 B．波的頻率等于波源的振動頻率 C．波速等于波源的振動速度 D．波由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)，波速和波長都要改變,,借題發(fā)揮 波長的定義中要強調(diào)“總是相同”的理解；波的頻率等于波源的振動頻率；波速由介質(zhì)決定；波長由波源和介質(zhì)共同決定．,三、波的圖象的理解和應用 由波的圖象可獲取的信息 1．直接讀出波長，若已知波速，可計算出周期、頻率，或已知周期、頻率可計算出波速． 2．直接讀出該時刻各質(zhì)點的位移，間接判斷回復力、加速度等情況． 3．介質(zhì)中各質(zhì)點的振幅,4．已知波的傳播方向，可判斷質(zhì)點的振動方向．常用方法有： (1)帶動法： 原理：先振動的質(zhì)點帶動鄰近的后振動質(zhì)點． 方法：在質(zhì)點P靠近波源一方附近的圖象上另找一點P′，若P′在P上方，則P向上運動，若P′在P下方，則P向下運動．如圖2－1－1所示． 圖2－1－1,(2)上、下坡法： 如圖2－1－2所示，沿波的傳播方向看，“上坡”的質(zhì)點向下振動，如D、E、F；“下坡”的質(zhì)點向上振動，如A、B、C，簡稱“上坡下振，下坡上振”． 圖2－1－2,(3)同側(cè)法： 質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在波的圖象的同一側(cè)，如圖2－1－3所示． 圖2－1－3,5．已知質(zhì)點的振動方向，可判斷波的傳播方向． 仍是上述幾種方法，只需將判定的程序倒過來，“反其道而行之”．,【例3】 一列沿x軸正方向傳播的簡諧機械橫波，波速為2 m/s.某時刻波形如圖2－1－4所示，下列說法正確的是 ( ) A．這列波的振幅為4 cm B．這列波的周期為3 s C．此時x＝1 m處質(zhì)點的 加速度為0 D．此時x＝2 m處質(zhì)點運動 方向沿y軸正方向,圖2－1－4,,針對訓練1 圖2－1－5為一列簡諧橫波在介質(zhì)中傳播的波形圖．在傳播過程中，某一質(zhì)點在10 s內(nèi)運動的路程是16 m，則此波的波速是 ( ) 圖2－1－5 A．1.6 m/s B．2.0 m/s C．40 m/s D．20 m/s,,四、振動圖象與波動圖象的比較,,,【例4】 根據(jù)圖2－1－6甲、乙所示，分別判斷下列說法正確的是 ( ) 圖2－1－6,A．甲是振動圖象，乙是波動圖象 B．甲是波動圖象，乙是振動圖象 C．甲中A質(zhì)點向下振，乙中B時刻質(zhì)點向下振 D．甲中A質(zhì)點向上振，乙中B時刻質(zhì)點向下振,解析 波動圖象的橫坐標為波的傳播方向上各質(zhì)點的平衡位置，振動圖象的橫坐標為時間，故A錯，B對；甲中A質(zhì)點被其左側(cè)的質(zhì)點帶動向上振，乙中B時刻后位移由零變?yōu)樨撝?，故向下振，所以C錯，D對． 答案 BD,借題發(fā)揮 振動圖象與波的圖象的區(qū)別： (1)波的圖象和振動圖象是根本不同的，波的圖象描述的是介質(zhì)中的“各質(zhì)點”在“某一時刻”離開平衡位置的位移；而振動圖象描述的是“一個質(zhì)點”在“各個時刻”離開平衡位置的位移． (2)坐標軸所表示的物理量：波動圖象中的橫軸x表示介質(zhì)中各個振動質(zhì)點的平衡位置，縱軸y表示各個振動質(zhì)點在某時刻的位移；振動圖象的橫軸t表示一個振動質(zhì)點振動的時間，縱軸y表示這個質(zhì)點振動時各個不同時刻的位移．,針對訓練2 [2014·課標Ⅰ，34(1)]圖2－1－7a為一列簡諧橫波在t＝2 s時的波形圖，圖b為介質(zhì)中平衡位置在x＝1.5 m處的質(zhì)點的振動圖象，P是平衡位置為x＝2 m的質(zhì)點．下列說法正確的是 ( ) 圖2－1－7,A．波速為0.5 m/s B．波的傳播方向向右 C．0～2 s時間內(nèi)，P運動的路程為8 cm D．0～2 s時間內(nèi)，P向y軸正方向運動 E．當t＝7 s時，P恰好回到平衡位置,,