高中物理教科版选修3-4课件：第2章第1节《机械波的形成和传播》

欢迎进入物理课堂 第1节机械波的形成和传播 学习目标 1 理解波的形成和传播 2 知道横波和纵波 理解波峰和波谷 密部和疏部 3 知道机械波 理解机械波的传播形式 重点难点 1 认识波的形成和波的传播特点 2 准确理解质点振动和波的传播的关系 第1节 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 课前自主学案 课标定位 课前自主学案 一 机械波的形成和传播1 介质 能够传播振动的 叫做介质 2 振源 引起初始振动的装置 3 机械波 在介质中传播形成了机械波 4 产生机械波的条件 同时存在 和 5 机械波传播的只是 的运动形式 介质中的各质点并不随波迁移 6 波是传递 的一种方式 所以机械波的传播也是机械能的传播 物质 机械振动 波源 介质 振动 能量 思考感悟生活中经常见到一些 波动 的情形 随风飘扬的五星红旗 体操运动员舞动的长绸 如图2 1 1 冲浪运动员在风浪中的搏击 这些现象都给人 波动 的感觉 那么波是如何产生的呢 图2 1 1 提示 介质中各质点间存在相互作用 前一质点带动后一质点振动 依次传播下去 二 横波与纵波1 横波 介质中质点的振动方向和波的传播方向相互 的波 叫做横波 1 波峰 在横波中 叫做波峰 2 波谷 在横波中 叫做波谷 2 纵波 介质中质点的振动方向和波的传播方向 的波 叫做纵波 1 密部 在纵波中 质点分布 叫做密部 2 疏部 在纵波中 质点分布 叫做疏部 垂直 凸起来的最高处 凹下去的最低处 平行 密集的部分 稀疏的部分 核心要点突破 一 机械波的形成及特点1 机械波的形成 1 实质 介质质点间存在相互作用力 介质中前面的质点带动后面的质点振动 2 质点间的作用 相邻的质点相互做功 同时将振动形式与波源能量向外传播 3 介质质点的振动 从波源开始 每一个质点都由前面的质点带动做受迫振动 2 波的特点 1 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 2 周期 各质点振动的周期均与波源的振动周期相同 3 步调 离波源越远 质点振动越滞后 4 各质点只在各自的平衡位置振动 并不随波逐流 5 机械波向前传播的是振动这种运动形式 同时也传递能量和信息 二 对横波和纵波的理解横波只能在固体中传播 而纵波可以在固 液 气三种状态的物质中传播 1 横波是物体的形状发生了变化而产生弹力作用所致 由于只有固体才有固定的形状 也只有发生形变时才产生弹力 所以只有在弹性固体里才能产生横波 2 产生纵波时 物体的各部分经常在压缩和拉长 也就是说经常在改变自己的体积 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 所以纵波在这三种状态的介质中都能传播 3 纵波和横波可同时存在于同一种介质中 如地震波 既有横波 又有纵波 横波和纵波同时在地壳中传播 特别提醒 1 绳波和声波分别是典型的横波和纵波 水波是比较复杂的机械波 不是横波 2 在纵波中各质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上 而不是方向相同 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 下列有关纵波与横波的说法中 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 解析 选C 根据纵波与横波的概念 质点振动方向与波传播方向垂直者为横波 同一直线者为纵波 并不是上 下振动与水平振动的问题 所以A B错 对于C 水平传播 上 下振动 属相互垂直 是横波 对于D 水平传播 水平振动还不能说明质点振动方向与波的传播方向是在同一直线上 则还不能确定是纵波 则D错 三 波动与振动的区别与联系 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 关于振动和波的关系 下列说法中正确的是 A 振动是单个质点呈现的运动现象 波是彼此相联系的许多质点联合起来呈现的运动现象B 振动是波动的基本要素 波是振动的传播C 波的传播速度就是质点振动的速度D 有机械振动必有波 解析 选AB 一个质点的振动通过相互作用会带动邻近质点的振动 使振动这种运动形式通过介质中质点的依次带动由近及远向外传播出去而形成机械波 故选项A B正确 波的传播速度不是质点振动的速度 故选项C错误 产生机械波的条件是 要有波源 要有传播振动的介质 即在缺少介质的情况下 波动现象就无法发生 故选项D错误 课堂互动讲练 关于机械波的形成 下列说法中正确的是 A 物体做机械振动 一定产生机械波B 后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动 只是时间落后一步C 参与振动的质点都有相同的频率D 机械波是介质随波迁移 也是振动能量的传递 精讲精析 机械波的形成必须具备的两个条件 波源和介质 只有物体做机械振动 而其周围没有传播这种振动的介质 远处介质的质点不可能振动起来而形成机械波 故A选项错误 任何一个振动的质点都是一个波源 带动它周围的质点振动 将振动传播开来 所以后一质点总是落后 但振动频率相同 故B C选项正确 形成机械波的各振动质点只在平衡位置附近做往复运动 并没有随波迁移 离波源远的质点振动的能量是通过各质点的传递从波源获得 故D选项不正确 答案 BC 方法总结 分析机械波形成与传播时要把握两点 1 介质中各质点从波源开始依次振动 2 任何一个质点的起振方向都与波源的起振方向相同 如图2 1 2所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图 已知质点A在此时刻的振动方向如图中箭头所示 则以下说法中正确的是 图2 1 2 A 波向左传播 质点B向下振动 质点C向上振动B 波向右传播 质点B向上振动 质点C向下振动C 波向左传播 质点B向上振动 质点C向上振动D 波向右传播 质点B向下振动 质点C向下振动 自主解答 根据波峰 波谷 两侧质点振动方向相反及相邻波峰与波谷之间各质点振动方向相同 判断质点B C振动方向 沿波传播方向 前面质点先振动 后面质点后振动 即前面质点带动邻近后面质点振动 以此判断波的传播方向 质点B与A位于波峰两侧 它们的振动方向相反 已知质点A竖直向下振动 所以质点B应竖直向上振动 质点A与C位于波谷两侧 它们的振动方向相反 所以质点C应竖直向上振动 比较A C两质点 质点C已经过负的最大位移向平衡位置振动 而质点A还未到达负的最大位移 所以质点C比质点A先振动 即波先传到质点C 后传到质点A 所以波是向左传播的 只有选项C是正确的 答案 C 方法总结 波的传播方向和质点振动方向关系的常见判断方法有以下几种 图2 1 3 1 上下坡法不妨可以将波形图视为连绵起伏的山峰和山谷 由波谷到波峰的部分称上坡路 由波峰到波谷的部分为下坡路 沿波的传播方向看 上坡 的点向下运动 下坡 的点向上运动 简称 上坡下 下坡上 如图2 1 3所示 这是为便于应用而提供的简便方法 2 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图像上另找一点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2 1 4 图2 1 4 图2 1 5 4 同侧法若在波的图像上标出质点的振动方向 并在同一点上标出波的传播方向 这两个表示方向的箭头位于波的图像的同一侧 如图2 1 6 图2 1 6 知能优化训练 本部分内容讲解结束 点此进入课件目录 按ESC键退出全屏播放 谢谢使用 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全