物理：12.1《波的形成和传播》课件(新人教版选修3-4).ppt

知识导航知识导航 本章在机械振动的基础上学习波动的基础知识波动是振动在介质中的传播而形成本章在机械振动的基础上学习波动的基础知识波动是振动在介质中的传播而形成 的，是自然界中一种普遍的运动形式本章通过波的形成、波的描述、波的图象、的，是自然界中一种普遍的运动形式本章通过波的形成、波的描述、波的图象、 波的传播规律、波的反射、折射、干涉、衍射等现象来学习波的基础知识，了解波波的传播规律、波的反射、折射、干涉、衍射等现象来学习波的基础知识，了解波 的特性，为以后学习打下扎实的基础的特性，为以后学习打下扎实的基础 波动是以振动为基础的一种运动形式，它研究的是波的传播方向上参与波动的一系波动是以振动为基础的一种运动形式，它研究的是波的传播方向上参与波动的一系 列质点的运动规律因此机械波的形成就构成了本章的难点，而形象的描绘机械波列质点的运动规律因此机械波的形成就构成了本章的难点，而形象的描绘机械波 传播的波的图象是本章的重点传播的波的图象是本章的重点 学法指导学法指导 (1)(1)机械波的概念比较抽象，机械波的形成过程不易想象，因此要多做一些实验，通机械波的概念比较抽象，机械波的形成过程不易想象，因此要多做一些实验，通 过实验来理解本章的有关知识过实验来理解本章的有关知识 (2)(2)通过对比深化对机械波的认识由于波动是以振动为基础的一种运动，所以运用通过对比深化对机械波的认识由于波动是以振动为基础的一种运动，所以运用 波动与振动对比，波的图象与振动图象对比，有助于我们全面理解机械波波动与振动对比，波的图象与振动图象对比，有助于我们全面理解机械波 (3)(3)以波的波长、频率和波速的关系为基点，以波的图象为纽带，学习本章以波的波长、频率和波速的关系为基点，以波的图象为纽带，学习本章 (4)(4)培养空培养空间间想象能力和推理能力，本章知想象能力和推理能力，本章知识识要求会画出波的形成要求会画出波的形成图图或根据波的或根据波的图图象来象来 描述波的物理量，描述波的物理量，这这就要求我就要求我们们运用空运用空间间想象能力正确画想象能力正确画图图、识图识图 ，再利用推理能力，再利用推理能力 分析分析图图 考纲须知考纲须知 内容内容要求要求 机械波机械波 横波和横波和纵纵波波 横波的横波的图图象象 波速、波波速、波长长和和频频率率( (周期周期) ) 的关系的关系 波的干涉和衍射波的干涉和衍射现现象象 多勒普效多勒普效应应 了解波的形成和 了解波的形成和传传播播 知道横波和知道横波和纵纵波、波峰和波谷、密波、波峰和波谷、密 部和疏部部和疏部 知道机械波知道机械波传传播的是振播的是振动动的形式、的形式、 能量和信息能量和信息 手拿手拿绳绳的一端，上下的一端，上下摆动摆动 一次，使一次，使绳绳上形成一个凸起状上形成一个凸起状态态，随后形成一个凹落状，随后形成一个凹落状态态， 可以看到，可以看到，这这个凸起状个凸起状态态和凹落状和凹落状态态在在绳绳上从一端向另一端移上从一端向另一端移动动手手继续继续 上下上下摆动摆动 ，在，在绳绳上就形成一列波上就形成一列波 1机械振动在中的传播形成机械波分为 和两类 2横波在传播时，波的传播方向与质点振动方向 3纵波在传播时，波的传播方向与质点振动方向 4机械波的产生条件：要有；要有传播振动的 介质 机械波 横波 纵波 垂直 在同一直线上 介质 振源 (1)(1)产生：振源的振动带动周围质点的振动，振动由近及远传播形成机械波产生：振源的振动带动周围质点的振动，振动由近及远传播形成机械波 (2)(2)传播：机械波传播必须有介质的参与，能向外传递运动和能量传播：机械波传播必须有介质的参与，能向外传递运动和能量 (3)(3)机械波的形成条件：一是有振源；二是必须有介质因为靠介质质点间的相互作机械波的形成条件：一是有振源；二是必须有介质因为靠介质质点间的相互作 用带动周围质点运动，形成波用带动周围质点运动，形成波 (4)(4)机械波传播的是波源的振动形式介质中各质点并不随波迁移，而是在自己的平机械波传播的是波源的振动形式介质中各质点并不随波迁移，而是在自己的平 衡位置附近振动，各质点都做受迫振动，其振动的频率衡位置附近振动，各质点都做受迫振动，其振动的频率( (或周期或周期) )都与波源的频率都与波源的频率( (或或 周期周期) )相同，各振点的起振方向都与波源相同，但不同步，离波源越远的质点，振动相同，各振点的起振方向都与波源相同，但不同步，离波源越远的质点，振动 越滞后越滞后 (5)(5)机械波传播的是波源提供的能量介质中各质点靠弹力相互作用，前一质点带动机械波传播的是波源提供的能量介质中各质点靠弹力相互作用，前一质点带动 后一质点振动，后一质点跟着前一质点振动，故可根据前一质点的位置而确定后一后一质点振动，后一质点跟着前一质点振动，故可根据前一质点的位置而确定后一 质点的运动方向若不计能量损失，在均匀介质中各质点振动的振幅应相同质点的运动方向若不计能量损失，在均匀介质中各质点振动的振幅应相同 (6)(6)机械波传播的是波源的信息我们用语言进行交流，是利用声波传递信息机械波传播的是波源的信息我们用语言进行交流，是利用声波传递信息 (7)(7)机械波是一种机械波是一种“集体运动集体运动”，波的形成离不开介质中大量质点的集体振动，个别质，波的形成离不开介质中大量质点的集体振动，个别质 点形不成波点形不成波 特别提醒： (1)(1)有波源和有介有波源和有介质质是形成机械波的必是形成机械波的必须须条件，二者缺一不可有振条件，二者缺一不可有振动动不一定有机械不一定有机械 波，有机械波一定有振波，有机械波一定有振动动 (2)(2)机械波在介机械波在介质质中中传传播播时时，介，介质质中的各点不随波向前迁移，只在各自平衡位置附近中的各点不随波向前迁移，只在各自平衡位置附近 做往复振做往复振动动 关于机械波的下列关于机械波的下列说说法中，正确的是法中，正确的是( ( ) ) A A自然界所刮的自然界所刮的风风就是一种机械波就是一种机械波 B B波不波不仅仅能能传递传递 能量，而且参与振能量，而且参与振动动的的质质点也在随波迁移点也在随波迁移 C C波将波源的运波将波源的运动动形式形式传传播出去的同播出去的同时时，也可以，也可以传递传递 信息信息 D D能能传传播机械波的介播机械波的介质质一定是可以自由流一定是可以自由流动动的的 答案：C C 解析：自然界所刮的风，实质上是由于压强差等因素引起的空气流动，不是机械波自然界所刮的风，实质上是由于压强差等因素引起的空气流动，不是机械波 ，所以，所以A A错；波是运动形式的传播，是能量传递的一种方式，但各质点均在各自平错；波是运动形式的传播，是能量传递的一种方式，但各质点均在各自平 衡位置附近振动，并不随波迁移，因此衡位置附近振动，并不随波迁移，因此B B错；波不仅能传播运动形式，它也是信息错；波不仅能传播运动形式，它也是信息 传递的载体，故传递的载体，故C C正确；固体也能传播机械波，故正确；固体也能传播机械波，故D D错错 认真理解波的传播实质，是正确解答本题的关键认真理解波的传播实质，是正确解答本题的关键. . (1)(1)按质点的振动方向和波的传播方向的关系，可把机械波分成横波和纵波按质点的振动方向和波的传播方向的关系，可把机械波分成横波和纵波 横波 横波 质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波在横波中，凸起的最高处质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波在横波中，凸起的最高处 叫做波峰，凹下的最低处叫做波谷如绳波叫做波峰，凹下的最低处叫做波谷如绳波 纵波 纵波 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波在纵波中，质点分布质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波在纵波中，质点分布 最密的位置叫做密部，质点分布最疏的位置叫做疏部如声波最密的位置叫做密部，质点分布最疏的位置叫做疏部如声波 (2)(2)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 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，也只能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状，也只能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 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，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这三种状态的介质中都能传播 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纵波同时在地壳中传播 特别提醒： (1)(1)绳绳波和声波分波和声波分别别是典型的横波和是典型的横波和纵纵波，水波是比波，水波是比较较复复杂杂的机械波，不是横波的机械波，不是横波 (2)(2)在在纵纵波中各波中各质质点的振点的振动动方向与波的方向与波的传传播方向在同一直播方向在同一直线线上，而不是方向相同上，而不是方向相同 根据你根据你对对振振动动与波与波动动的理解，的理解，谈谈一一谈谈二者的区二者的区别别和和联联系系 解析：(1)(1)两者的联系：两者的联系：振动是波动的起因，波动是振动在介质中向周围的传播振动是波动的起因，波动是振动在介质中向周围的传播 没有振动一定没有波动，有振动也不一定有波动，但有波动一定有振动没有振动一定没有波动，有振动也不一定有波动，但有波动一定有振动 (2)(2)两者的区别：两者的区别：从运动的现象看，振动是一个质点或一个物体通过某一中心从运动的现象看，振动是一个质点或一个物体通过某一中心( (平衡平衡 位置位置) )的往复运动；而波动是由振动引起的，是介质中大量质点依次发生振动而形成的往复运动；而波动是由振动引起的，是介质中大量质点依次发生振动而形成 的集体运动的集体运动从运动原因看，振动是由于质点离开平衡位置后受到回复力作用；从运动原因看，振动是由于质点离开平衡位置后受到回复力作用； 而波动是由于弹性介质中某一部分受到扰动后发生形变，产生了弹力而牵连与它相而波动是由于弹性介质中某一部分受到扰动后发生形变，产生了弹力而牵连与它相 邻部分的质点也随同它做同样的运动，这样由近及远地向外传开在波动中各部分邻部分的质点也随同它做同样的运动，这样由近及远地向外传开在波动中各部分 质点也受到回复力作用质点也受到回复力作用从能量的变化看，振动系统的动能与势能相互转换，总从能量的变化看，振动系统的动能与势能相互转换，总 的机械能守恒波在传播过程中，由于每一质点在不断的吸收和放出能量，因而波的机械能守恒波在传播过程中，由于每一质点在不断的吸收和放出能量，因而波 的传播过程就是能量的传播过程的传播过程就是能量的传播过程 关于机械波的形成，下列关于机械波的形成，下列说说法中正确的是法中正确的是( ( ) ) A A物体做机械振物体做机械振动动，一定，一定产产生机械波生机械波 B B后振后振动动的的质质点点总总是跟着先振是跟着先振动动的的质质点重复振点重复振动动，只是，只是时间时间 落后一步落后一步 C C参与振参与振动动的的质质点都有相同的点都有相同的频频率率 D D机械波是介机械波是介质质随波迁移，也是振随波迁移，也是振动动能量的能量的传递传递 解析：机械波的形成必须具备的两个条件：振源和介质，只有物体做机械振动，而机械波的形成必须具备的两个条件：振源和介质，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，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， 故故A 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，故动传播开来，所以后一质点总是落后，但振动频率相同，故B B、C C选项正确形成机选项正确形成机 械波的各振动质点只在平衡位置附近往复运动，并没有随波迁移，离波源远的质点械波的各振动质点只在平衡位置附近往复运动，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，故振动的能量是通过各质点的传递从波源获得，故D D选项不正确选项不正确 答案：BCBC 点评：点评：深刻理解波的概念、形成的原因和特点，避免造成混淆深刻理解波的概念、形成的原因和特点，避免造成混淆 (2009(2009 西安高二西安高二检测检测 ) )关于机械振关于机械振动动和机械波下列叙述不正确的是和机械波下列叙述不正确的是 ( ( ) ) A A有机械振有机械振动动必有机械波必有机械波 B B有机械波必有机械振有机械波必有机械振动动 C C在波的在波的传传播中，振播中，振动质动质 点并不随波的点并不随波的传传播播发发生迁移生迁移 D D在波的在波的传传播中，如果振源停止振播中，如果振源停止振动动，波的，波的传传播并不会立即停止播并不会立即停止 答案：A A 解析：机械振动是形成机械波的条件之一，有机械波一定有机械振动，但有机械振机械振动是形成机械波的条件之一，有机械波一定有机械振动，但有机械振 动不一定有机械波，动不一定有机械波，A A错，错，B B对波在传播时，介质中的质点都在其平衡位置附近做对波在传播时，介质中的质点都在其平衡位置附近做 往复运动，它们不随波的传播而发生迁移，往复运动，它们不随波的传播而发生迁移，C C对振源停止振动后，已形成的波仍对振源停止振动后，已形成的波仍 继续向前传播，直到波的能量消耗尽为止，继续向前传播，直到波的能量消耗尽为止，D D对故符合题意的选项为对故符合题意的选项为A.A. 机械波按机械波按质质点振点振动动方向与波方向与波传传播方向的关系可分播方向的关系可分为为横波和横波和纵纵波波 (1)(1)关于介关于介质质中中质质点的振点的振动动方向和波的方向和波的传传播方向，下列播方向，下列说说法正确的是法正确的是 ( ( ) ) A A在横波中二者方向有在横波中二者方向有时时相同相同 B B在横波中二者方向一定不同在横波中二者方向一定不同 C C在在纵纵波中二者方向有波中二者方向有时时相同相同 D D在在纵纵波中二者方向一定不同波中二者方向一定不同 (2)(2)如如图图所示，若一列横波在所示，若一列横波在x x轴轴上上传传播，播，a a点是波点是波传传播方向上的某一播方向上的某一质质点，点，则质则质 点点a a的的 振振动动方向一定上下振方向一定上下振动吗动吗 ？ 解析：(1)(1)在横波中质点振动方向和波的传播方向相互垂直，所以二者方向一定不同在横波中质点振动方向和波的传播方向相互垂直，所以二者方向一定不同 ，故，故A A错、错、B B对，在纵波中二者方向在同一直线上，既可以相同，也可以相反，故对，在纵波中二者方向在同一直线上，既可以相同，也可以相反，故C C 对、对、D D错错 (2)(2)不一定因为此波为横波，可知质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，此波不一定因为此波为横波，可知质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，此波 在在x x轴上传播，可知质点轴上传播，可知质点a a的振动方向应在过的振动方向应在过a a点且垂直于点且垂直于x x轴的平面内，即质点轴的平面内，即质点a a的振的振 动方向可沿此平面的任意方向，不一定是上下方向的振动动方向可沿此平面的任意方向，不一定是上下方向的振动 答案：(1)BC(1)BC (2)(2)不一定不一定 点评：点评：深刻理解质点振动方向与波的传播方向的关系在横波中二者深刻理解质点振动方向与波的传播方向的关系在横波中二者“相互垂直相互垂直”的的 含义，在纵波中二者含义，在纵波中二者“在同一直线上在同一直线上”的含义的含义 下列关于横波与下列关于横波与纵纵波的波的说说法中，正确的是法中，正确的是( ( ) ) A A声波一定是声波一定是纵纵波波 B B水波一定是横波水波一定是横波 C C地震波既有横波，也有地震波既有横波，也有纵纵波波 D D横波只能在固体中横波只能在固体中传传播，播，纵纵波既可以在固体中波既可以在固体中传传播，也可以在液体、气体中播，也可以在液体、气体中传传 播播 答案：CDCD 解析：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、固体中的声波既可能是纵波，也可能是横波，故波，而液体、固体中的声波既可能是纵波，也可能是横波，故A A错；水波既不是横错；水波既不是横 波，也不是纵波，它的运动形式比较复杂，故波，也不是纵波，它的运动形式比较复杂，故B B错；地震波既有横波，也有纵波，错；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，也有左右运动故发生地震时，地面既有上下振动，也有左右运动C C正确；正确；D D正确正确. . 20082008年年5 5月月1212日我国日我国发发生了震惊世界的四川汶川特大地震灾害，在党中央生了震惊世界的四川汶川特大地震灾害，在党中央领导领导 下全下全 国人民众志国人民众志诚诚城，迎城，迎难难而上迅速展开气壮山河的抗震救灾工作，而上迅速展开气壮山河的抗震救灾工作，谱谱写了感天写了感天动动地的地的 英雄英雄凯凯歌，地震波中既有歌，地震波中既有纵纵波，又有横波，而且由地壳波，又有横波，而且由地壳传传播播时纵时纵 波速度大于横波速波速度大于横波速 度在汶川地震度在汶川地震时时，当地居民感受的振，当地居民感受的振动应该动应该 是怎是怎样样的？的？ 解析：由纵波的传播特点：传播方向与质点的振动方向在同一直线上，并且因