高中物理 2.1 机械振动的传播课件 沪科版选修34

1.理解机械波的形成过程和产生条件理解机械波的形成过程和产生条件.2.知道机械波的种类知道机械波的种类横波和纵波的概念横波和纵波的概念.3.明确机械波传播的特点明确机械波传播的特点. 学习目标定位学习目标定位知识储备区知识链接知识链接1.平衡位置平衡位置 往复往复知识储备区2.带动带动 带动带动 迟一些迟一些3.(1)振源振源 (2)介质介质4.垂直垂直 最高处最高处 最低处最低处 同一直线同一直线 密集密集 稀疏稀疏5.机械振动机械振动 振动形式振动形式 能量能量 信息信息新知呈现新知呈现学习探究区一、一、机械波的形式机械波的形式二、二、横波和纵波横波和纵波三三、波传递的是能量和信息波传递的是能量和信息四四、振动和波动的区别振动和波动的区别一、机械波的形式问题设计问题设计你看过艺术体操的你看过艺术体操的“带操带操”表演吗？如图表演吗？如图1所所示示，运动员手持细棒抖动彩带的一端，运动员手持细棒抖动彩带的一端，彩带随彩带随波波翻卷，这是波在彩带上传播的结果，你翻卷，这是波在彩带上传播的结果，你知道知道波波是如何形成的吗？是如何形成的吗？图图1答案答案彩带一端振动带动彩带上相邻部分振动，彩带一端振动带动彩带上相邻部分振动，依次逐渐引起整个彩带振动依次逐渐引起整个彩带振动.要点要点提炼提炼1.波形成的原因：以绳波为例波形成的原因：以绳波为例(如图如图2所示所示)图图2(1)可以将绳分成许多小部分，每一小部分可以将绳分成许多小部分，每一小部分看做看做 .(2)在无外来扰动之前，各个质点排列在同一直线上，在无外来扰动之前，各个质点排列在同一直线上，各个质点所在的位置称为各自各个质点所在的位置称为各自的的 .(3)由于外来的扰动，会引起绳中的某一质点振动，首由于外来的扰动，会引起绳中的某一质点振动，首先振动的这个质点先振动的这个质点称为称为 .质点质点平衡位置平衡位置波源波源(4)由于绳中各质点之间存在着相互作用力，作为波源由于绳中各质点之间存在着相互作用力，作为波源的质点的质点就就 周围周围质点振动，并质点振动，并依次依次 邻近邻近质点振动，质点振动，于是振动就在绳中由近及远地传播于是振动就在绳中由近及远地传播.2.产生条件：产生条件：(1)要要有有 ；(2)要有传播振动要有传播振动的的 .带动带动带动带动振源振源介质介质例例1如图如图3所示，是某绳波形成过程的示意图所示，是某绳波形成过程的示意图.质点质点1在在外力作用下沿垂直直线方向做简谐运动，带动外力作用下沿垂直直线方向做简谐运动，带动2、3、4各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端右端.已知已知t0时，质点时，质点1开始向上运动，开始向上运动，t 时时，质点，质点1到达最上方，质点到达最上方，质点5开始向上运动开始向上运动.问：问：图图3(1)t 时时，质点，质点8、12、16的运动状态的运动状态(是否运动、运动是否运动、运动方向方向)如何？如何？解析解析各质点在各时刻的情况各质点在各时刻的情况.如图所示如图所示.(1)由甲图可知，由甲图可知，t 时，质点时，质点8未达到波峰，正在向上未达到波峰，正在向上振动，质点振动，质点12、16未振动未振动.答案答案见解析见解析(2)t 时时，质点，质点8、12、16的运动状态如何？的运动状态如何？解析解析由乙图可知，由乙图可知，t 时，质点时，质点8正在向下振动，质正在向下振动，质点点12正在向上振动，质点正在向上振动，质点16未振动未振动.答案答案见解析见解析(3)tT 时时，质点，质点8、12、16的运动状态如何？的运动状态如何？解析解析由图丙可知，由图丙可知，tT 时，质点时，质点8、12正在向下振动，正在向下振动，质点质点16正在向上振动正在向上振动.答案答案见解析见解析问题设计问题设计二、横波和纵波2011年年3月，日本东北部海域发生里氏月，日本东北部海域发生里氏9.0级强地震，其引发级强地震，其引发的海啸加上核泄漏事故给日本带来巨大的损失的海啸加上核泄漏事故给日本带来巨大的损失.通过视频咱们通过视频咱们可以观察到地震发生时，地面会产生前后或左右的晃动，也可以观察到地震发生时，地面会产生前后或左右的晃动，也会产生竖直方向的振动，你知道这是为什么吗？会产生竖直方向的振动，你知道这是为什么吗？答案答案地震波有纵波和横波，不同的波引起地面的振动不同地震波有纵波和横波，不同的波引起地面的振动不同. 要点提炼要点提炼1.横波横波定义：把介质质点的振动方向跟波的传播方向定义：把介质质点的振动方向跟波的传播方向 的波叫的波叫做横波，如绳波做横波，如绳波.(1)在横波中，凸起的最高处叫做在横波中，凸起的最高处叫做 ，凹下去的最低处叫，凹下去的最低处叫做做 ，横波是以波峰和波谷这个形式将机械振动传播出，横波是以波峰和波谷这个形式将机械振动传播出去的，这种波在传播时呈现出凸凹相间的波形去的，这种波在传播时呈现出凸凹相间的波形.(2)横波是物体的形状发生了变化而产生弹力作用所致，故横波是物体的形状发生了变化而产生弹力作用所致，故纯粹的横波只能通过固体传播纯粹的横波只能通过固体传播.垂直垂直波峰波峰波谷波谷2.纵波纵波定义：把介质质点的振动方向跟波的传播方向在定义：把介质质点的振动方向跟波的传播方向在 的波叫做纵波的波叫做纵波.(1)在纵波中，质点分布密集的地方叫做在纵波中，质点分布密集的地方叫做 ，质点分，质点分布稀疏的地方叫做布稀疏的地方叫做 .纵波在传播时呈现出疏密相间纵波在传播时呈现出疏密相间的波形的波形.同一同一直线上直线上密部密部疏部疏部(2)在纵波的情况下，物体的各部分经常受到压缩和拉在纵波的情况下，物体的各部分经常受到压缩和拉长，也就是说经常在改变自己的体积长，也就是说经常在改变自己的体积.在体积改变时，在体积改变时，固体内固然要产生弹力，液体和气体也要产生弹力，固体内固然要产生弹力，液体和气体也要产生弹力，所以纵波在这三种状态的介质中都能传播所以纵波在这三种状态的介质中都能传播.例例2下列关于横波和纵波的说法正确的是下列关于横波和纵波的说法正确的是()A.凸凹相间的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的凸凹相间的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低最低 处处叫波谷叫波谷B.质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫横波质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫横波C.纵波的波形是疏密相间的，质点分布密集的部分叫密部纵波的波形是疏密相间的，质点分布密集的部分叫密部， 分布分布稀疏的地方叫疏部稀疏的地方叫疏部D.质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫纵波质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫纵波解析解析横波具有波峰和波谷，横波具有波峰和波谷，A正确；正确；振动的方向与传播的方向垂直的波为横波，振动的方振动的方向与传播的方向垂直的波为横波，振动的方向与传播的方向在同一直线上的波为纵波，向与传播的方向在同一直线上的波为纵波，B错误，错误，D正确；正确；纵波有疏部和密部且波形是疏密相间的，纵波有疏部和密部且波形是疏密相间的，C正确正确.答案答案ACD返回返回问题设计问题设计三、波传递的是能量和信息一同学不小心把一只排球打入湖中，为使球能漂回岸一同学不小心把一只排球打入湖中，为使球能漂回岸边，这位同学采用不断将石头抛向湖中的方法，这位边，这位同学采用不断将石头抛向湖中的方法，这位同学能否通过这种方法把排球冲上岸？这说明波传播同学能否通过这种方法把排球冲上岸？这说明波传播的是什么？的是什么？答案答案不能不能.石头激起的水波向四周传播，浮在水面上石头激起的水波向四周传播，浮在水面上的排球随水上下起伏，不能到达河岸的排球随水上下起伏，不能到达河岸.这说明波传播时这说明波传播时介质不随波迁移，传播的只是振动这种运动形式介质不随波迁移，传播的只是振动这种运动形式. 要点提炼要点提炼波传播的特点：波传播的特点：(1)波传播的波传播的是是 ，而介质的质点并不随波迁移；而介质的质点并不随波迁移；(2)波在传递运动形式的同时，也波在传递运动形式的同时，也传递传递 和和 .振动形式振动形式能量能量信息信息例例3关于机械波的说法正确的是关于机械波的说法正确的是()A.相邻的质点要相互做功相邻的质点要相互做功B.纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能C.振源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动振源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动D.除振源外波中各质点都做受迫振动除振源外波中各质点都做受迫振动解析解析机械波是由于介质中前面的质点带动后面的质机械波是由于介质中前面的质点带动后面的质点，使振源的振动形式与振源的能量向远处传播而形点，使振源的振动形式与振源的能量向远处传播而形成的，前后质点间存在相互作用力，因而相互做功，成的，前后质点间存在相互作用力，因而相互做功，故故A正确；正确；波传播过程中，各质点只能在各自的平衡位置附近振波传播过程中，各质点只能在各自的平衡位置附近振动，质点不随波迁移，纵波也是机械波，因此动，质点不随波迁移，纵波也是机械波，因此B错；错；每个每个质点都是由振源依次带动后面的质点，每个质点质点都是由振源依次带动后面的质点，每个质点都做受迫振动，每个质点的频率都与振源频率相同，都做受迫振动，每个质点的频率都与振源频率相同，并且都并且都“仿照仿照”振源振动，故振源振动，故C、D正确正确.答案答案ACD返回返回四、振动和波动的区别例例4关于振动和波的关系，下列说法中正确的是关于振动和波的关系，下列说法中正确的是()A.振动是波的成因，波是振动的传播振动是波的成因，波是振动的传播B.振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象起来呈现的运动现象C.波的传播速度就是质点振动的速度波的传播速度就是质点振动的速度D.波源停止振动时，波立即停止传播波源停止振动时，波立即停止传播解析解析机械波的产生条件是有波源和介质，由于介质机械波的产生条件是有波源和介质，由于介质中的质点依次带动、由近及远地传播而形成波，所以中的质点依次带动、由近及远地传播而形成波，所以选项选项A、B正确；正确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质中其速度大小不变，而质点振动的速度和方向都介质中其速度大小不变，而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化，选项随时间周期性地发生变化，选项C错误；错误；介质中一旦形成了波，介质中的质点就会将振动这种介质中一旦形成了波，介质中的质点就会将振动这种运动形式由近及远的向外传播，当波源停止振动时，运动形式由近及远的向外传播，当波源停止振动时，介质中已经振动起来的质点还在振动，所以波将继续介质中已经振动起来的质点还在振动，所以波将继续传播，选项传播，选项D错误错误.答案答案AB返回返回课堂要点小结机机械械波波的的产产生生质点的运动特点质点的运动特点后面质点滞后于前面质点后面质点滞后于前面质点不随波的传播而迁移不随波的传播而迁移机械波的产生条件机械波的产生条件波源波源介质介质机械波的分类机械波的分类横波：质点的振动方向与波的传播方向横波：质点的振动方向与波的传播方向 互相垂直互相垂直纵波：质点的振动方向与波的传播方向纵波：质点的振动方向与波的传播方向 在同一直线上在同一直线上机械波机械波的传播的传播振动形式振动形式能量和信息能量和信息返回返回自我检测区1231231.下列对机械波的认识正确的是下列对机械波的认识正确的是()A.形成机械波一定要有振源和介质形成机械波一定要有振源和介质B.振源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况振源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全完全 相同相同C.横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移D.机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早一一些些 振动振动123解析解析振源和介质是形成机械波的两个必不可少的条件，振源和介质是形成机械波的两个必不可少的条件，故故A正确正确.简谐运动在介质中传播时，介质中各质点都做简谐运动，简谐运动在介质中传播时，介质中各质点都做简谐运动，沿波的传播方向，后面的质点比前面的质点总要晚一些沿波的传播方向，后面的质点比前面的质点总要晚一些开始振动，但质点本身并不随波的传播而发生迁移，而开始振动，但质点本身并不随波的传播而发生迁移，而且各质点的振动步调不一致，故且各质点的振动步调不一致，故B、C、D均错均错.答案答案A1232.下列关于横波与纵波的说法中，正确的是下列关于横波与纵波的说法中，正确的是()A.声波一定是纵波声波一定是纵波B.水波一定是横波水波一定是横波C.地震波既有横波，也有纵波地震波既有横波，也有纵波D.纵波中的质点要随波迁移，横波中的质点不随波迁纵波中的质点要随波迁移，横波中的质点不随波迁移移123解析解析声波可以在空气中传播，也可以在液体和固体声波可以在空气中传播，也可以在液体和固体中传播，空气中的声波一定是纵波，而液体、固体中中传播，空气中的声波一定是纵波，而液体、固体中的声波既可能是纵波，也可能是横波，故的声波既可能是纵波，也可能是横波，故A错；错；水波既不是横波，也不是纵波，它的运动形式比较复水波既不是横波，也不是纵波，它的运动形式比较复杂，故杂，故B错；错；地震波既有横波，也有纵波，故发生地震时，地面既地震波既有横波，也有纵波，故发生地震时，地面既有上下振动，也有左右振动，有上下振动，也有左右振动，C正确；正确；123无论是横波，还是纵波，介质中的质点都不随波发生无论是横波，还是纵波，介质中的质点都不随波发生迁移，故迁移，故D错错.答案答案C1233.关于振动和波的关系，下列说法正确的是关于振动和波的关系，下列说法正确的是()A.有机械波必有振动有机械波必有振动B.有机械振动必有波有机械振动必有波C.离波源远的质点振动较慢离波源远的质点振动较慢D.波源停止振动时，介质中的波立即停止波源停止振动时，介质中的波立即停止传播传播123解析解析机械振动在介质中向外传播就形成了机械波，机械振动在介质中向外传播就形成了机械波，所以有机械波必定有机械振动所以有机械波必定有机械振动.但如果只有振动，没有但如果只有振动，没有介质的传播就不会有机械波的产生介质的传播就不会有机械波的产生.因各质点的振动都因各质点的振动都是重复波源的振动，不论距波源远近，振动的快慢都是重复波源的振动，不论距波源远近，振动的快慢都一样；在波源停止振动时，波仍将继续向外传播而不一样；在波源停止振动时，波仍将继续向外传播而不会停止会停止.答案答案A