2019-2020学年高中物理 第12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.理解机械波的形成过程和产生条件.2.知道机械波的种类——横波和纵波的概念.3.明确机械波传播的特点．(重点)4.通过对波的认识和理解，逐步提高空间想象能力．自主探新知预习一、波的形成和传播1．波的形成当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻质点，使它也上下振动．这个质点又____更远一些的质点…，绳上的质点都很快________起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始____，这样在整个绳子上就形成了凸凹相间的波．带动跟着振动振动2．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．传播相互作用3．机械波(1)形成：________在介质中传播，形成机械波．(2)产生条件①要有____．②要有传播振动的____．机械振动波源介质(3)特点①介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，因此说它传播的只是____这种运动形式．②介质中本来静止的质点，随着波的传来而发生振动，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________．振动能量传播信息二、横波和纵波1．对比定义标识性物理量实物波形横波质点的振动方向和波的传播方向____的波①波峰：凸起的______②波谷：凹下的______垂直最高处最低处纵波质点的振动方向和波的传播方向____的波①密部：质点分布____的部分②疏部：质点分布____的部分平行密集稀疏2.说明(1)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．(2)不管是横波还是纵波，如果传播的振动是________，这种波就叫简谐波．纵波简谐运动1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)质点的振动位置不断转换即形成波．()(2)在绳波的形成和传播中，所有质点同时运动，同时停止运动．()(3)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．()×××(4)如果波源停止振动，介质中的波也会立即停止．()(5)横波在固体、液体、气体中都能传播，纵波只能在气体中传播．()××2.如图所示是一列沿着绳向右传播的绳波波形，此时波刚传到B点，由图可判断波源A点开始的振动方向是________．[解析]由于波刚刚传到B点，所以B点此时的振动方向就是波源的起振方向，由图根据波的传播与质点振动的关系可以知道，B质点此时正向上振动，所以波源A质点刚开始的振动方向向上．[答案]向上3．关于横波和纵波，下列说法正确的是()A．质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫做横波B．质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫做纵波C．横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部D．地震波是纵波E．声波是横波ABC[本题考查纵波和横波的概念．由定义知，ABC正确；声波是纵波，但地震波中既有横波，又有纵波，故D、E不正确．]合作攻重难探究波的形成和传播1．机械波的形成2．波的特点(1)振幅：像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同．(2)周期：各质点振动的周期均与波源的振动周期相同．(3)步调：离波源越远，质点振动越滞后．(4)立场：各质点只在各自的平衡位置振动，并不随波迁移，且起振方向与振源的起振方向相同．(5)机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也传递能量和信息．【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＝T4时，1到达最上方，5开始向上运动．问：(1)t＝T2时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？(2)t＝3T4时，质点8、12、16的运动状态如何？[解析]各质点在各时刻的情况，如图所示．甲乙(1)由甲图可知，t＝T2时，质点8未到达波峰，正在向上振动，质点12,16未振动．(2)由乙图可知，t＝3T4时，质点8正在向下振动，质点12向上振动，质点16未振动．[答案]见解析机械波的形成和传播特点(1)机械波的形成过程及特点可以概括为“带动、重复、落后”，即前一质点“带动”后一质点振动，后一质点“重复”前一质点的振动形式，并且后一质点的振动“落后”于前一质点．(2)就整个物体来说，呈现的现象是波动，而就构成物体的单个质点来说，所呈现的现象是振动．(3)要画另一时刻的波形图，应先确定特殊点的位置，即此时刻在平衡位置或最大位移处的点，如波源1和质点5、9、13这些点的位置确定后，其他点可顺势找出．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落后于前一质点D．各质点也随波的传播而迁移E．物体做机械振动，一定产生机械波ABC[振源的振动使其周围质点依次投入振动，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，若只有物体做机械振动，而其周围没有传播这种振动的介质，则不可能形成机械波．故选ABC.]横波和纵波1．横波和纵波的比较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2．振动与波动的联系和区别振动波动运动现象振动是单个物体所表现出的周而复始的运动现象波动是介质中大量的质点受到扰动时，从扰动中心传播开来的周而复始的运动现象运动的成因物体由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力——回复力作用介质中的质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并由近及远传播开去，且各部分都受到指向原位置的力的作用联系(1)振动是波的起因，波是振动的传播(2)有波动一定有振动，有振动不一定有波动(3)牢记波动的周期等于质点振动的周期【例2】一列横波沿绳子向右传播，传播过程无能量损失，某时刻绳子形成如图所示的凹凸形状．对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点，下列说法正确的是()A．它们的振幅相同B．质点D和F的速度方向相同C．质点A和C的速度方向相同D．从此时算起，质点B比C先回到平衡位置E．从此时算起，质点E比F先到达波峰ADE[波源振动时，绳上各质点通过相互间的弹力作用跟着做受迫振动，不考虑传播中的能量损耗时，各质点的振幅均相同，选项A正确；波传播时，离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动，并跟随着离波源近的质点振动．由题图可知，波源在左端，因此，质点D跟随离波源近的质点C正向上运动，质点F跟随离波源近的质点E正向下运动，两者速度方向相反，选项B错误；同理，此时质点A正向下运动，质点C正向上运动，两者速度方向也相反，选项C错误；由于此时B、C两质点都向上运动，B比C先到最大位移处，故B比C先回到平衡位置，选项D正确，同理知选项E正确．]解答波动问题的两个关键(1)波在传播过程中，质点只在其平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移．(2)根据质点做简谐运动的特点确定质点的位置和速度方向．2．关于横波和纵波，下列说法正确的是()A．对于纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反B．对于横波，质点的运动方向与波的传播方向一定垂直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E．空气介质只能传播横波ABD[质点的振动方向与波的传播方向垂直的波是横波，质点的振动方向与波的传播方向平行的波是纵波；纵波质点的运动方向与波的传播方向有时相同，有时相反，A、B正确；无论横波还是纵波，质点都不随波迁移，C错误；横波不能在空气中传播，空气只能传播纵波，D正确，E错误．]课堂小结知识脉络1.认识波是振动的传播．2．知道波在传播振动形式的同时也传播能量．3．横波和纵波、波峰和波谷、密部和疏部的概念．4．机械波的形成条件.