宁夏银川市高中物理 第十二章 机械波 12.1 波的形成和传播课件 新人教版选修3-4.ppt

第十二章机械波 第1节波的形成和传播 声波 水波 绳波 光波 电磁波 地震波 生活中无处不在的波 学习目标 1 通过实验演示和分析讨论 让学生认识机械波的形成过程和产生条件 2 了解横波和纵波的概念及特点 知道二者的区别 3 理解波动和振动的联系和区别 4 知道波传播的是振动形式和能量 波可以传播信息 观察 波 振动的传播过程 由波源向外 由近及远 的传播过程 前面的质点先振动 一 波的形成和传播 绳波的形成过程分析 1 绳子可看成由很多微小部分组成 每一部分均可看成 2 无外来扰动前 各个质点排在同一直线上 各质点所在位置称为各自的 3 外来扰动首先引起绳中某一质点振动 首先振动的质点称为 质点 平衡位置 波源 一 波的形成和传播 绳波的形成过程分析 4 各质点之间存在着 波源质点 邻近质点振动 5 的振动形式由近及远传播出去形成 相互作用力 带动 波源 机械波 结论 波源振动起来时 带动相邻的质点振动 这个质点又带动更远的质点振动 这样波源的振动就传播出去了 形成机械波 如 介质中各个质点是不是同时起振 起振方向与波源起振方向什么关系 波向右传播 质点是不是也向右迁移 观察与思考 波的形成和传播有哪些特点 一 波的形成和传播 一 波的形成和传播 1 介质各个质点不是同时起振 离波源近的质点振动的早 2 每个质点开始起振方向均与波源起振方向相同 3 质点只在平衡位置振动 并不随波迁移 4 波传播的是振动形式和能量 且能传递信息 5 传播过程中各质点的振动都是受迫振动 驱动力来源于波源 各质点振动频率都等于波源频率 带动性滞后性重复性 质点的振动方向与波的传播方向垂直 2 横波的特点 波峰波谷 1 横波 二 波的分类 横波也叫凹凸波 质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上 4 纵波的特点 疏部密部 3 纵波 纵波 二 波的分类 纵波也叫疏密波 波峰 波谷 疏部 密部 声波是纵波 地震波既有横波又有纵波 水波既不是横波也不是纵波 叫做水纹波 其特点较接近横波 二 波的分类 横波和纵波的区别 机械振动在介质中的传播形成机械波 同时存在波源和介质 1 介质和波源 介质 借以传播波的物质 波源 介质中最早开始振动的质点 2 机械波 3 机械波的产生条件 三 机械波 有振动不一定存在波 有波一定存在振动 注意 4 传播特点 机械波向外传播的是波源的振动形式 介质中各质点不随波发生迁移 1 轨迹 各个质点均在自己的平衡位置附近做简谐振动 2 步调 在波的传播方向上各质点依次开始振动 滞后性 三 机械波 周期 各质点振动周期都等于波源的振动周期 受迫振动 三 机械波 振幅 各质点振幅相同 不计能量损失 起振 各质点起振方向都相同 同波源起振方向 5 质点振动的特征 6 能量特点 波是传递能量的一种方式 波向外传播的是波源的振动形式 向外传递信息和能量 四 机械波与机械振动的区别和联系 1 区别 1 研究对象不同 振动研究的是单个质点的往复运动 波动研究的是介质中大量质点的某一时刻的集体振动 2 运动性质不同 各质点的振动是变加速运动 而机械波在同种均匀介质中的传播是匀速直线运动 四 机械波与机械振动的区别和联系 2 联系 1 周期性 波动质点周期等于波源质点的振动周期 2 从介质的某一质点来看 所呈现的现象是振动 从介质的整体来看 所呈现的现象是波动 3 振动是波动的必要条件 但有振动不一定存在波动 4 波动是振动形式 信息 的传播过程 单个质点所表现出的周期性运动 大量质点共同表现出的周期性运动 质点受到指向平衡位置的回复力作用 介质中相邻质点间存在相互作用的弹力 振动是波动的起因 波动是振动的传播 小结 一 机械波 1 机械波 2 产生条件 同时存在波源 振动 和介质 3 机械波的形成过程 二 机械波的分类 1 横波 质点振动方向与波的传播方向垂直 2 纵波 质点振动方向与波的传播方向在同一直线上 有波峰 波谷 有疏部 密部 机械振动在介质中的传播 形成机械波 3 声波是纵波 4 地震波既有横波又有纵波 小结 三 机械波的传播特点 1 机械波向外传播的是振动形式 各质点不随波发生迁移 1 波传播时 各个质点在自己的平衡位置附近往复振动 2 在波的传播方向上各质点依次开始振动 先振动质点带动后一质点后一质点重复前一质点振动后一质点滞后于前一质点每一质点的起振方向都相同 2 波是传播振动形式和能量的一种方式 波是信息的载体 四 波动与振动的比较 1 区别振动是一个质点的往复运动 而波动是介质中许多质点的集体运动 2 联系 1 都是周期性的运动 波动周期等于质点的振动周期 2 从某一质点来看 所呈现的现象是振动 从整体来看 所呈现的现象是波动 3 振动 波源 是形成波动的必要条件 但有振动不一定存在波动 4 波动是振动形式 能量 信息 的传播过程 小结 典例分析 例1 日常生活中 发现皮球掉入池塘里 能否通过往池塘丢入石块 借助石块激起的水波把球冲到岸边 解析 不能 向水中投入石块 水面受到石块的撞击开始振动 形成水波向四周传去 但是 每个参与振动的水滴只是上下振动并不向外迁移 所以皮球也仅仅是上下振动而不会向岸边运动 典例分析 例2 如图是一列向右传播的横波在某时刻的情况 在波中标出A B C D E五个质点在此时刻的振动方向 答案 A点振动的方向向下 B点振动的方向向上 C点的振动方向向上 D点的振动方向与B C相同 E点的振动方向向下 1 有关机械波的论述 下列说法正确的是 A 在机械波的形成过程中介质中的质点随波一起迁移 B 机械波传播的是机械振动的振动形式 C 介质中的各个质点的周期不同 D 机械波传播的是振源的振动能量 它是能量传播的一种方式 巩固练习 BD 2 有关机械波的论述 下列说法正确的是 A 各质点都在各自的平衡位置附近振动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 后一质点的振动必落后于前一质点D 各质点也随波的传播而迁移 巩固练习 ABC 3 一列横波沿绳子向右传播 某时刻绳子形成如图所示的形状 对此时绳上A B C D E F六个质点 A 它们的振幅相同B 该时刻质点D和F的速度方向相同C 质点A和C的开始振动的速度方向一定相同D 从此时算起 质点B比C先回到平衡位置E 该时刻质点D的速度方向向右 巩固练习 ACD 4 关于横波和纵波 下列说法中正确的是 A 质点作上下振动的波叫纵波B 沿水平方向传播的波叫横波C 质点的振动方向与波的传播方向在同一条线上的波叫纵波D 区分纵 横波的依据是质点振动方向和波传播方向关系 CD 巩固练习 巩固练习 5 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 CD 巩固练习 6 一列横波在某时刻的波形图象如图所示 此时质点F的运动方向向下 则下列说法正确的是 A 波水平向右传播B 质点H与质点F的运动方向相同C 质点C比质点B先回到平衡位置D 此时刻质点C的加速度为零 典例1 如图所示 是某绳波形成过程的示意图 质点1在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右端 已知t 0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 1 t 时 质点8 12 16的运动状态 是否运动 运动方向 如何 2 t 时 质点8 12 16的运动状态如何 解题指导 1 波的形成和传播过程中 前一质点带动后一质点振动 后一质点重复前一质点的振动规律 2 各质点的振动规律相同 只是振动的先后不同 标准解答 各质点在各时刻的情况 如图所示 1 由甲图可知 t 时 质点8未达到波峰 正在向上振动 质点12 16未振动 2 由乙图可知 t 时 质点8正在向下振动 质点12向上振动 质点16未振动 规律方法 波动过程中介质中各质点的运动特点波动过程中介质中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同 其运动特点可用三句话来描述 即先振动的质点带动后振动的质点 后振动的质点重复前面质点的振动 后面振动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 互动探究 t T时 质点8 12 16的运动状态如何 解析 由图可知 t T时 质点8 12正在向下振动 质点16向上振动