高中物理 第二章 机械波 1 机械波的形成和传播课件 教科版选修34

1机械波的形成和传播第二章机械波学习目标1.知道机械波的产生条件，理解机械波的形成过程.2.知道横波和纵波的概念.3.知道机械波传播的特点.4.掌握波的传播方向与质点振动方向的关系.内容索引重点探究启迪思维 探究重点达标检测检测评价 达标过关自主预习预习新知 夯实基础自主预习自主预习一、机械波的形成和传播一、机械波的形成和传播1.机械波的形成和传播(以绳波为例)(1)绳上的各小段可以看做 .(2)由于绳中各部分之间都有相互作用的 联系着，先运动的质点_后一个质点的运动，依次传递，使振动状态在绳上传播.2.介质能够传播振动的 .质点弹力带动物质3.机械波(1)定义机械振动在 中的传播.(2)传播的特点波传播的是 这种形式，而介质的每个质点只在自己的 附近振动，并不随波迁移.波在传播“振动”这种运动形式的同时，也在传递 ，而且可以传_.4.波源：引起初始 的装置.介质振动平衡位置能量递信息振动二、横波与纵波二、横波与纵波1.波的分类按介质中质点的振动方向和波的传播方向的关系不同，常将波分为_和 .2.横波(1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向 的波.(2)标识性物理量波峰：凸起来的 处.波谷：凹下去的 处.横波纵波垂直最高最低3.纵波(1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向 的波.(2)标识性物理量密部：介质中质点分布 的部分.疏部：介质中质点分布 的部分.4.简谐波不管横波还是纵波，如果传播的振动是 运动，这种波叫做简谐波.平行密集稀疏简谐1.判断下列说法的正误.(1)质点的振动位置不断转换即形成波.()(2)在绳波的形成和传播中，所有质点同时开始运动，同时停止运动.()(3)物体做机械振动，一定产生机械波.()(4)质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这样的波一定是横波.()即学即用即学即用答案2.绳波在某时刻的形状如图1所示，若O是波源，则此刻A点受到方向_的作用力；若O是波源，则此刻A点受到方向_的作用力(均填“向上”或“向下”).答案图1向上向下重点探究重点探究一、机械波的形成、传播及特点导学探究导学探究如图2所示，手拿绳的一端，上下振动一次，使绳上形成一个凸起状态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动.如果在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记的运动.(1)红色标记有没有随波迁移？答案答案没有.红色标记只在竖直方向上下振动.答案图2答案答案不会.(2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？知识深化知识深化波的形成、传播及特点波的形成、传播及特点(1)机械波的形成与传播(2)波的特点振幅：像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同.周期(频率)：各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同.步调：离波源越远，质点振动越滞后.运动：各质点只在各自的平衡位置附近做往复振动，并不随波迁移.各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同.实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也可以传递能量和信息.答案答案见解析例例1如图3所示，是某绳波形成过程的示意图.质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，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右端.已知t0时，质点1开始向上运动，t 时，1到达最上方，5开始向上运动.问：答案解析图3解析解析各质点在各时刻的情况，如图所示：答案答案见解析答案解析总结提升总结提升波动过程中各质点的运动规律可用三句话来描述：(1)先振动的质点带动后振动的质点.(2)后振动的质点重复前面质点的振动.(3)后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点.概括起来就是“带动、重复、落后”.针对训练针对训练(多选)下列关于机械波的说法中，正确的是A.波传播过程中，质点也随着波移动B.相邻质点间必有相互作用力C.前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必定落 后于前一质点的振动D.离波源越远，质点的振动频率越小答案导学探究导学探究如图4所示，二、横波和纵波图4(1)图甲是绳波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？答案答案相互垂直.(2)图乙是声波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？答案答案相互平行.答案知识深化知识深化横波与纵波的区别横波与纵波的区别(1)质点的振动方向与波的传播方向的关系不同：横波中，质点的振动方向与波的传播方向垂直；纵波中，质点的振动方向与波的传播方向平行.(2)传播介质不同：横波只能在固体介质中传播；纵波在固体、液体和气体中均能传播.(3)特征不同：横波中交替、间隔出现波峰和波谷；纵波中交替、间隔出现密部和疏部.解析解析根据横波和纵波的概念，质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫做横波，质点的振动方向与波的传播方向平行的波叫做纵波，并不是上下振动与水平振动的问题，所以A、B选项错误，C选项正确；质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，并不能说明二者方向平行，故D选项错误.例例2关于横波和纵波，下列说法正确的是A.振源上下振动形成的波是横波B.振源水平振动形成的波是纵波C.波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波是横波D.质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波答案解析三、振动与波的关系1.区别区别(1)研究对象不同振动是单个质点在平衡位置附近的往复运动，是单个质点的“个体行为”；波动是振动在介质中的传播，是介质中彼此相连的大量质点将波源的振动传播的“群体行为”.(2)力的来源不同产生振动的回复力，可以由作用在物体上的各种性质的力提供；而引起波动的力，则总是联系介质中各质点的弹力.2.联系联系(1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动. (2)波动的性质、频率和振幅与振源相同.例例3(多选)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B.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C.波的传播速度就是质点振动的速度D.波源停止振动时，波立即停止传播答案解析解析解析机械波的产生条件是有波源和介质.由于介质中的质点之间存在相互作用，一个质点的振动带动相邻质点的振动由近及远传播而形成波，所以选项A、B正确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，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C错误；波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播，当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而立即停止传播，选项D错误.四、由“带动法”确定质点的振动方向带动法带动法原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点.方法：在质点P靠近波源一方附近的波形图上另找一点P，若P在P上方，则P向上运动，若P在P下方，则P向下运动.如图5所示.图5A.质点B向右运动B.质点D和质点F的速度方向相同C.质点A和质点C的速度方向相同D.从此时算起，质点B比质点C先回到平衡位置例例4一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图6所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点的说法正确的是答案解析图6解析解析波传播时，离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动，并跟随着离波源近的质点振动，D跟随C向上运动，F跟随E向下运动，同理，A向下运动，C向上运动，由此可知选项B、C错误；由于此时B和C都向上运动，所以B比C先到达最大位移处，并先回到平衡位置，选项A错误，D正确.达标检测达标检测1.(机械波的形成和传播机械波的形成和传播)(多选)如图7所示为沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点的距离相等，其中O为波源，设波源的振动周期为T，从波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时，经 质点1开始振动，则下列说法中正确的是 A.介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，但图中质点9起振最晚B.图中所画出的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是 不同的C.图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时通过平衡 位置或最大位移处的时间总是比质点7通过相同的位置时落后D.只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致， 如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动1234答案解析图71234解析解析从题图可知，质点9是图中距波源最远的点，尽管与波源起振方向相同，但起振时刻最晚，故A正确，B错误；质点7与质点8相比，质点7在质点8的前面，两质点的振动步调相差 故C正确；质点9比质点1晚2T开始起振，一旦质点9起振后，质点1、9的振动步调就完全一致，故D正确.12342.(横波和纵波横波和纵波)有关横波与纵波，下列说法中正确的是A.对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同B.对于横波，质点的振动方向与波的传播方向垂直C.纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能D.横波只能在固体中传播，纵波只能在液体、气体中传播答案解析1234解析解析纵波质点的振动方向与波的传播方向平行，方向并不一定相同，故A选项错误；机械波的质点只是在其平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移，无论横波和纵波都是这样，故C选项错误；横波只能在固体中传播，纵波可在固体、液体和气体中传播，故D选项错误.解析解析机械振动在介质中传播，形成了机械波，A错；波的形成有两个条件，一是要有波源，二是要有介质，所以，有机械波一定有机械振动，B对；在波的形成和传播过程中，各质点不随波迁移，C错；离波源较远的质点依靠前面质点的带动，所以频率、振幅相同，D对.12343.(振动与波的关系振动与波的关系)(多选)关于机械波和机械振动，下列说法中正确的是A.机械振动就是机械波，机械波就是机械振动B.有机械波，则一定有机械振动C.机械波就是质点在介质中的运动路径D.在波传播方向上各个质点都有相同的振动频率和振幅答案解析解析解析由“带动法”可知此时P点从平衡位置开始向下振动，B正确.12344.(由由“带动法带动法”确定质点的振动方向确定质点的振动方向)振源A带动细绳上各点上下做简谐运动，t0时刻绳上形成的波形如图8所示.规定绳上质点向上运动的方向为x轴的正方向，则P点的振动图像是答案解析图8