2013届高考物理核心要点突破系列课件：第10章第一节《波的形成和传播》(人教版选修3-4).ppt

第一节波的形成和传播 课堂互动讲练 随堂达标自测 课时活页训练 第一节波的形成和传播 基础知识梳理 核心要点突破 目标概览学习目标 1 知道机械波的形成过程和产生条件 2 知道横波 纵波的区别 3 理解波在传播振动形式的同时也传播了能量 重点难点 1 重点 机械波的形成过程和产生条件 2 难点 理解振动和波的传播关系 学法指导 通过观察波的形成和传播的演示领会介质是如何传播波源的振动形式和能量的 基础知识梳理 一 波的形成和传播1 波的形成过程 1 波各部分看成由许多 组成 各部分之间存在着相互作用的 2 沿波的传播方向 后一个质点开始振动总比前一个质点 这样质点就依次被 小部分 弹力 迟一些 带动 2 振动的 逐渐传播开去形成 二 横波和纵波1 横波 质点的振动方向跟波的传播方向 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 例如 绳波是横波 形式 波 垂直 凸起最高处 凹下最低处 2 纵波 质点的振动方向跟波的传播方向 的波叫做纵波 1 密部 在纵波中 质点分布最密的地方叫做密部 2 疏部 在纵波中 质点分布最疏的地方叫做疏部 例如 声波是纵波 地震波既有横波又有纵波 在同一直线上 三 机械波1 介质 叫做介质 2 机械波 在介质中传播形成机械波 3 产生机械波的条件 同时存在 和 特别提示 有振动不一定存在波 但有波一定存在振动 能传播波的物质 机械振动 振源 介质 思考 1 介质中的质点为什么只能振动而不能随波迁移 2 若波源突然停止振动 波是否也立即停止传播 4 机械波传播的只是 介质中的各质点并不 5 波是传递 的一种方式 而且可以传递 思考 提示 1 介质中的质点受到的相邻质点的合力使质点在自己的平衡位置附近振动 2 不会 振动的运动形式 随波而迁移 能量 信息 核心要点突破 一 机械波的形成机械波形成的实质是因为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 相邻的质点相互做功 同时将振动形式与振源能量向外传播 从振源开始 每一个质点都由前面的质点带动做受迫振动 1 介质中每个质点的振动频率都与波源振动的频率相同 与传播机械波的介质无关 2 介质中的质点在各自的平衡位置附近振动 不随波的传播而迁移 3 质点振动的速度与波的传播速度是两个不同的概念 质点的振动速度随时间做周期性变化 而波的传播速度在同一种均匀介质中是不变的 二 波的传播特点1 波动过程中波源向外传播的是振动这种运动形式 同时也传播了能量和信息 2 波的介质中的每个质点 只在自己的平衡位置附近做受迫振动 并不沿波的传播方向迁移 其振动的周期和频率都等于波源的周期和频率 3 波是大量质点的集体振动行为 但各质点的振动步调不一致 离波源越远的质点其振动越滞后 先振质点 离波源近 带动后振质点 离波源远 振动 后振质点落后且重复先振质点的振动 4 在波形成过程中 各质点刚开始振动的方向都相同 与波源刚开始振动的方向相同 5 波一旦在介质中形成 就可以脱离波源 在介质中由近及远向前传播 即时应用1 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 参与振动的质点群有相同的频率D 机械波既是介质随波迁移 也是振动能量的传递 解析 选BC 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 远处的介质点是不可能振动起来而形成机械波的 故A选项错误 任何一个振动的质点都可作为波源 而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 故B选项正确 C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 离振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 三 振动和波动的区别与联系 即时应用2 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 由于各质点都要参与振动 所以介质要随波发生迁移D 波源停止振动时 波立即停止传播 解析 选AB 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机械波 所以选项A和B正确 波传播运动形式 传递能量 传递振动信息 但介质不随波而发生迁移 它们在各自的平衡位置附近做受迫振动 C错 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 介质仍继续传播波源振动的运动形式 不会随波源停止振动而停止传播 即波不会停止传播 选项D错误 四 关于波的传播与质点的振动1 由于机械波在传播时 总是由先开始振动的质点带动比它晚振动的质点 介质中不同质点的振动步调不一致 这样才形成了凸凹相间或疏密相间的波 并向前传播 2 介质中最先振动的质点是波源 所以介质中所有质点在起振时都与波源的起振方向一致 即波源开始时向哪一方向振动 其他质点开始振动时也要向该方向振动 3 如果波源的振动形式在同一种介质中向不同的方向传播 那么沿各个方向传播的波形关于波源对称 包括波的形状和关于波源对称质点的振动方向等 如向水中投入一块小石子 激起的水波是一组以小石子为圆心的同心圆 4 利用这种对称性 在处理问题时我们可以将部分波形或某个质点 移 到它的对称点进行分析比较 如图10 1 1 O点为波源 左右波形关于O对称 P 的振动始终与P相同 如果需要比较P Q两点振动情况 我们可以比较P Q两点的振动情况 特别提醒波传播最前沿的质点的振动方向 就是波源的起振方向 图10 1 1 课堂互动讲练 如图10 1 2中 图 a 有一条均匀的绳 1 2 3 4 是绳上一系列等间隔的点 现在有一列简谐波沿此绳传播 某时刻 绳上9 10 11 12四点的位置如图 b 所示 其他点的运动情况未画出 其中12点的位移为零 向 图10 1 2 解析 题中给定9 10 11 12各质点某时刻的位置和运动方向 依此可画出此时刻的波形图并知道这列波向右传播 进而明确3 4 5 6各质点此时的位置和运动方向 答案 见解析 思维升华 此题考查了对波的形成过程的理解 如质点的振动方向和波的传播方向的关系 在波的传播方向上不同质点之间的位置关系和速度关系等 同时理解波动现象并画出下一时刻的波形图也是此题考查的内容之一 图10 1 3 关于振动和波动的关系 下列说法中正确的是 A 振动是波动的成因 波动是振动的传播B 振动是单个质点呈现的运动现象 波动是许多质点呈现的运动现象C 沿波的传播方向上 各质点在各自的平衡位置附近的振动 同时随波迁移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 正是由于介质中的质点依次带动由近及远传播形成波 A B正确 沿波的传播方向上 各质点并不随波迁移而是在各自的平衡位置附近做受迫振动 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停止传播 即波不会停止传播 D错误 答案 AB 思维升华 本题考查对振动和波动的关系的理解 特别是要深刻理解波在传播波源的振动形式的同时也传递了波源的能量和信息 因此即使波源不再振动 在此之前的振动形式和能量仍会在介质中由近及远地传播 如图10 1 4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的振动方向相同C 质点C比质点B先回到平衡位置D 此时质点F和H的加速度相同 图10 1 4 解析 已知F向下振动 其相邻的前边的质点一定在下边 即可知波的传播方向向左 因此质点D E的运动方向也向下 而质点A B H的运动方向向上 质点F H相对各自平衡位置的位移相同 由简谐振动的运动学特征a kx m 可知两质点的加速度相同 因质点C直接从最大位移处回到平衡位置 即tC T 4 而质点B要先运动到最大位移处 再回到平衡位置 故tB T 4 tC 正确选项为A C D项 答案 ACD 思维升华 明确质点间的带动作用是解题的关键 关于横波和纵波下列说法正确的是 A 对于横波 质点的振动方向和波的传播方向有时相同 有时相反B 对于纵波质点的振动方向与波的传播方向一定相同C 形成纵波的质点 随波一起迁移D 空气介质只能传播纵波 解析 形成横波的质点振动的方向只能与波的传播方向垂直 形成纵波的质点的振动方向总是与波的传播方向平行 有时相同 有时相反 故A B选项都错误 无论是横波