2020版高中物理 第十二章 1 波的形成和传播课件 新人教版选修3-4

第十二章机械波1波的形成和传播[学习目标]1.知道什么是机械波和机械波的形成条件及过程.2.能区分横波和纵波,知道什么是波峰和波谷、密部和疏部.3.知道波在传播振动形式的同时也传播能量和信息.课前预习感悟新知教材探究知识点一波的形成和传播[问题导学]如图所示,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.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.[知识梳理]波的形成原因:以绳波为例(如图所示)(1)可以将绳分成许多小部分,将每一部分看做.(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,首先振动的这个质点称为.(4)由于绳中各质点之间存在着,作为波源的质点就周围质点振动,并依次邻近质点振动,于是振动就在绳中由近及远地传播.质点平衡位置波源相互作用力带动带动知识点二横波和纵波[问题导学]在绳波中,质点振动方向和波的传播方向之间有什么关系?绳波是否有凸起部分和凹下部分?弹簧波中质点振动方向和波的传播方向之间有什么关系?弹簧波是否有稀疏部分和密集部分?答案:绳波中质点振动方向和波的传播方向垂直,有凸起部分和凹下部分;弹簧波中质点振动方向和波的传播方向在同一直线上,有稀疏部分和密集部分.[知识梳理]定义标识性物理量实物波形横波质点的振动方向与波的传播方向互相的波(1)波峰:凸起的.(2)波谷:凹下的.纵波质点的振动方向与波的传播方向在的波(1)密部:质点分布的位置(2)疏部:质点分布的位置垂直最高处最低处同一直线上最密最疏发声体振动时在空气中产生的声波是.声波不仅能在空气中传播,也能在固体、液体中传播.纵波知识点三机械波[问题导学]绳波、水波和声波是分别借助什么物质传播的?如果没有这些物质,还能形成绳波、水波和声波吗?答案:绳波是在绳上传播的,水波是在水中传播的,声波通常是在空气中传播的.如果没有这些物质,质点间则无相互作用力,一个质点的振动将无法带动相邻质点的振动,也就不能形成波.[知识梳理]1.介质(1)定义:波借以的物质.(2)特点: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.机械波的定义:振动在中传播.3.产生条件:(1)要有;(2)要有传播振动的.4.特点(1)介质传播振动,本身并不随波迁移,它传播的只是这种运动形式.(2)波在传播振动的同时,将的能量传递出去,可见波是传递的一种方式.(3)我们能用语言进行交流,说明波可以传递.传播相互作用机械介质介质波源振动波源能量信息思考判断1.质点的振动位置不断转换即形成波.()2.有机械振动就一定有机械波.()3.在绳波的形成和传播中,所有质点同时开始运动,同时停止运动.()4.在绳波的形成和传播中,所有质点的运动是近似的匀速直线运动.()5.机械波传播的是能量和振动形式,机械波不能在真空中传播.()6.横波在固体、液体、气体中都能传播,纵波只能在气体中传播.()7.波源停止振动时,波立即停止传播.()××××√××要点一机械波的形成与特点1.机械波的形成2.机械波的特点(1)机械波传播的是振动形式、能量和信息,介质中各质点本身并不随波传播而迁移,而是在各自的平衡位置附近振动❶.(2)由于波的形成实际上是从波源开始依次带动介质中的各个质点参与振动❷,所以各个质点都在做受迫振动,因此各个质点振动的周期(频率)与波源的周期(频率)相同.课堂探究突破要点3.振动和波动的区别与联系振动波动区别研究对象单个质点在平衡位置附近的往复运动,研究的是单个质点的“个体行为”振动在介质中的传播,研究的是大量质点将波源振动传播的“群体行为”力的来源可以由作用在物体上的各种性质力提供介质中各质点间的相互作用力运动性质质点做变加速运动在均匀介质中是匀速直线运动联系(1)振动是波动的原因,波动是振动的结果;有波动必然有振动,但有振动不一定有波动(2)波动的性质、频率和振幅都与振源相同状元心得❶在不考虑振动能量损失时,各质点振动的振幅相同.各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同.❷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:(1)先振动的质点带动后振动的质点;(2)后振动的质点重复前面质点的振动;(3)后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”.[例1]如图所示是一条软绳,绳上选有18个质点,质点1在外力作用下首先向上振动,其余质点在相互作用力的带动下依次振动,从而形成简谐波,由波的形成及图示可知,下列说法中错误的是()A.质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的,因此每个质点均做受迫振动B.每个质点开始运动后,在水平方向做匀速运动,在竖直方向做简谐运动C.绳子上的每一个质点开始振动时,方向都向上,振动周期都相同D.绳子上波的传播过程,也是能量的传播过程,虽然每个质点均做等幅振动,但每个质点的机械能并不守恒B解析:质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的,因此每个质点都做受迫振动,A正确;每个质点开始振动后,只在竖直方向做简谐运动,水平方向上不随波迁移,B错误;绳子上每一个质点的起振方向都相同,振动周期等于波源的振动同期,C正确;波的传播过程也是能量的传播过程,虽然每个质点均做等幅振动,但每个质点的机械能并不守恒,D正确.[针对训练1](多选)关于机械波的以下说法中,正确的是()A.发生波动需要两个条件:波源和介质B.波动过程是介质质点由近及远移动的过程C.波动过程是能量由近及远传递的过程D.波源与介质质点的振动都是自由振动AC解析:波源(即振源)振动时,依靠介质中的相互作用力带动周围各部分质点振动起来,形成机械波.各质点只在平衡位置附近振动,并不随波向外迁移,仅把振源的振动和能量传播开来.波源和介质质点之间的相互作用力阻碍波源的振动,是一种阻力,所以波源的振动不可能是自由振动.相邻的介质质点间存在相互作用,故介质质点也不是自由振动.要点二横波与纵波名称项目横波纵波概念在波动中,质点的振动方向和波的传播方向相互垂直在波动中,质点的振动方向和波的传播方向在一条直线上介质只能在固体介质中传播在固体、液体和气体介质中均能传播特征在波动中交替、间隔出现波峰和波谷在波动中交替、间隔出现密部和疏部[例2]关于横波和纵波,下列说法正确的是()A.对于横波和纵波,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.形成纵波的质点不随波迁移D解析:横波质点的振动方向与传播方向相互垂直,纵波质点的振动方向与传播方向有时相同,有时相反,故A,B项错误;介质中的质点都是在平衡位置附近做往复运动,不会随波迁移,故C项错误,D项正确.[针对训练2]下列关于横波与纵波的说法中,正确的是()A.质点上下振动形成的波是横波B.质点左右振动形成的波是纵波C.质点振动方向与波的传播方向相互垂直,形成的波是横波D.在固体中传播的波一定是横波C解析:区分横波和纵波的依据是波的传播方向和质点振动方向的关系,而横波和纵波都能在固体中传播.随堂演练检测效果1.关于振动和波的关系,下列说法正确的是()A.如果波源停止振动,已经振动的质点将继续振动,未振动的质点则不会振动B.发声体在振动时,一定会产生声波C.机械波是质点随波迁移,也是振动能量的传递D.波动的过程是质点的振动形式及能量由近及远的传播过程D解析:波的传播是靠前面的质点带动后面质点的振动,所以如果波源停止振动,已经振动的质点将陆续地停止振动,A错误;波的形成有两个条件,一是要有波源,二是要有介质,B错误;在波的形成和传播过程中,各介质质点不随波迁移,C错误.D正确.2.区分横波和纵波是根据()A.是否沿水平方向传播B.质点振动的方向和波传播的远近C.质点振动的方向和波传播的方向的关系D.质点振动的快慢C解析:横波与纵波的区别是根据波的传播方向与质点的振动方向之间的关系判断的,如果两者的方向在同一直线上,则该波就是纵波,如果两者的方向相互垂直,则该波就是横波.3.一列横波正沿水平方向由西向东传播,则下列说法中正确的是()A.波中各个质点都在由西向东运动B.波中的各个质点一定沿水平方向振动C.波中的各个质点一定沿竖直方向振动D.以上说法都错误D解析:横波中质点的振动方向和传播方向垂直,各质点只是在其平衡位置附近做简谐运动,并不随波迁移,而对于一个横波来说,可以在与传播方向垂直的任何方向振动,故A,B,C选项错误.4.沿绳传播的一列机械波,当波源突然停止振动时()A.绳上各质点同时停止振动,横波立即消失B.绳上各质点同时停止振动,纵波立即消失C.离波源较近的各质点先停止振动,较远的各质点稍后停止振动D.离波源较远的各质点先停止振动,较近的各质点稍后停止振动C解析:波形成后,如果波源停止振动,波不会立即消失,选项A,B错误;波源的能量不断向远处传播,故离波源较近的质点先停止振动,选项C正确,D错误.