新高中物理 第十二章 1波的形成和传播课件 新人教版选修34.ppt

第十二章 机械波 学案1波的形成和传播 目标定位 1 理解机械波的形成过程和产生条件 2 知道横波和纵波的概念 3 明确机械波传播的特点 知识探究 自我检测 一 波的形成和传播 问题设计 如图1所示 运动员手持细棒抖动彩带的一端 彩带像波浪般翻卷 这种现象是如何形成的 试解释原因 知识探究 图1 答案彩带一端振动 带动彩带上相邻部分振动 依次逐渐引起整个彩带振动 要点提炼 波形成的原因 以绳波为例 如图2所示 图2 1 可以将绳分成许多小部分 每一部分看做一个 2 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的 3 由于外来的扰动 会引起绳中的某一质点振动 首先振动的那个质点称为波源 4 由于绳中各质点之间存在着相互作用力 作为波源的质点就周围质点振动 周围质点又依次邻近质点振动 于是振动就在绳中地传播 质点 平衡位置 带动 带动 由近及远 二 横波和纵波 问题设计 当地震发生时 地面会产生前后或左右晃动 也会产生竖直方向的振动 你知道这是为什么吗 答案地震波有横波和纵波 不同的波引起地面的振动不同 要点提炼 1 横波和纵波是按照质点方向和方向的关系来区别的 两方向的为横波 两方向在的为纵波 如声波是典型的纵波 2 在横波中 叫做波峰 叫做波谷 在纵波中 质点分布的位置叫做密部 质点分布的位置叫做疏部 3 地震波中既有横波 又有纵波 而且纵波传播速度较大 振动 波传播 垂直 同一直线上 凸起的最高处 凹下的最低处 最密 最疏 4 声波是 它不仅能在空气中传播 也能在固体 液体中传播 水波是比较复杂的机械波 不能简单地将水波当成横波 纵波 三 机械波及特点 问题设计 把一个闹钟放在真空罩内 当闹钟的小锤敲打铃铛的时候 我们听不到声音 你知道其中的奥秘吗 答案声波在真空中不能传播 声音的传播需要介质 要点提炼 1 介质波借以传播的物质叫做介质 组成介质的质点之间有 一个质点的振动会引起相邻质点的振动 2 机械波产生的条件 1 要有波源 2 要有传播振动的 相互 作用 介质 3 机械波的特点 1 前面质点带动后面质点振动 后面质点重复前面质点的振动 并且离波源越远 质点的振动越 2 各质点振动周期都与波源振动周期 3 介质中每个质点的振动方向都和波源的起振方向 4 波传播的是这种形式 而介质的每个质点只在自己附近振动并不随波迁移 5 波在传播 振动 这种运动形式的同时 也传递和 滞后 相同 相同 振动 平衡位置 能量 信息 4 振动和波的区别与联系 1 区别 振动是单个质点所表现出的周而复始的运动现象 波是质点群联合起来表现出的周而复始的运动现象 2 联系 振动是波的起因 波是振动的传播 有波一定有振动 有振动不一定有波 牢记波的周期等于质点振动的周期 典例精析 一 机械波的形成及特点 例1关于机械波的说法中 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振动 后一质点的振动必定滞后于前一质点d 各质点随波的传播而迁移 解析振源的振动使其周围质点依次振动 之所以能依次振动下去 就是依靠了相邻质点间的相互作用力 沿波的传播方向 后一质点的振动必滞后于前一质点的振动 质点只在平衡位置附近振动 并不随波迁移 答案abc 例2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 图3 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 3 t t时 质点8 12 16的运动状态如何 解析各质点在各时刻的运动情况 如图甲 乙 丙所示 1 由图甲可知 t 时 质点8未到达波峰 正在向上振动 质点12 16未振动 2 由图乙可知 t 时 质点8正在向下振动 质点12正在向上振动 质点16未振动 3 由图丙可知 t t时 质点8 12正在向下振动 质点16正在向上振动 答案见解析 二 振动与波的关系 例3关于振动与波的关系 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 解析机械波的产生条件是有波源和介质 由于介质中的质点依次带动 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 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随时间周期性地发生变化 选项c错误 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地向外传播 当波源停止振动时 介质中已经振动起来的质点还在振动 所以波将继续传播 选项d错误 答案ab 三 由波的传播方向确定质点的振动方向 例4如图4所示是一列向右传播的横波 请标出这列波中a b c d h质点这一时刻的速度方向 图4 解析由波的形成特点可知 介质中先振动的质点将带动它后面的质点振动 后面质点的振动是前面质点振动的重复 比较沿波传播方向上相邻的两质点 可知后面质点的振动状态总是滞后于前面的质点 此题中质点c和g此时在最大位移处 速度为零 无速度方向可言 若以此时最大位移处的c点为参照点 由波的形成特点知d点的振动滞后于c点 要追随移动到最大位移处 所以速度方向向下 e f依次跟上 速度都向下 b的振动比c超前 已从负的最大位移 处回振 所以速度向上 a超前于b 已回到平衡位置 速度最大 也向上 同理以g为参照点 可知h点速度向上 速度方向如图所示 答案见解析图 课堂要点小结 1 2 3 4 1 机械波的形成及特点 如图5所示为波源开始振动后经过一个周期的波形图 设介质中质点振动周期为t 下列说法正确的是 自我检测 图5 1 2 3 4 a 若m质点为波源 则m质点开始振动时方向向下 d 若n质点为波源 则该时刻p质点动能最大 1 2 3 4 解析若m质点为波源 相当于m质点追随它左边的质点 又因为是经过一个周期的波形 此时m质点的振动方向向上 即为开始振动的方向 振动刚刚传到n点 p点已振动了t 若n为波源 则开始振动的方向向下 p点已振动了t 又因为p点离平衡位置最远 此时速度为零 动能最小 故正确答案为c 答案c 1 2 3 4 2 振动与波的关系 关于振动与波的关系 下列说法正确的是 a 有机械波必有振动b 有机械振动必有波c 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传播 1 2 3 4 解析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 但如果只有振动 而没有介质的传播就不会有机械波的产生 因各质点的振动都是重复波源的振动 不论距波源多远 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会停止 答案a 1 2 3 4 3 横波与纵波的区别 下列关于横波 纵波的说法正确的是 a 质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫横波 凸起的最高处叫波峰 凹下的最低处叫波谷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c 沿横向传播的波叫横波 沿纵向传播的波叫纵波d 沿横向传播的波叫纵波 沿纵向传播的波叫横波 a 1 2 3 4 4 由传播方向确定振动方向 如图6所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图 此时刻质点f的运动方向如图所示 则 a 该波向左传播b 质点b和d的运动方向相同c 质点c比质点b先回到平