2019-2020学年高中物理 第2章 机械波 1 机械波的产生课件 沪科版选修3-4

2．1机械波的产生第2章机械波1.知道波的形成过程，掌握机械波的概念．(重点)2.掌握波形成的条件，知道波的特点．(重点)3．知道波的分类，能区分什么是横波什么是纵波．4.理解波是传播振动形式和能量的一种方式．(重点、难点)第2章机械波一、机械波是怎样形成的1．概念：物理学中，把__________在______中的传播叫做机械波．传播机械波的物质称为______．2．产生条件(1)要有______．(2)要有传播振动的______．3．形成过程：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……绳子的质点都很快__________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．机械振动物质介质波源介质带动跟着振动振动把定好时间的闹钟放入玻璃罩里，用抽气机抽出罩内的空气，当闹铃振动时，外面却听不到声音，这是为什么呢？提示：因为不具备声波(机械波)的产生条件，虽有剧烈的振动，但没有传播声波(机械波)的介质，因而我们听不到声音．二、横波与纵波按波的传播方向和质点的振动方向可以将波分为两类：______和______．横波纵波1．横波：质点的振动方向跟波的传播方向______．在横波中，凸起部分的最高处叫做______，凹下部分的最低处叫做______．2．纵波：质点的振动方向跟波的传播方向______________．在纵波中，质点分布较密集的部分叫做______，质点分布较稀疏的部分叫做______．垂直波峰波谷在同一直线上密部疏部三、波传递的是能量和信息1．机械波传播时，各质点都相继发生振动，但介质并不随波迁移，传播的是__________．2．波不但传递能量，而且可以传递______．振动形式信息机械波的形成及特点1．形成的两个条件要形成一列波，必须有波源，即有能够引起其他质点振动的质点，再就是必须要有介质，即传播振动的媒介．故波的形成条件为：(1)波源；(2)介质，两者缺一不可．2．波传播的三个特点(1)各个质点振动的周期、频率都与波源的振动周期、频率相同．波在传播时，介质中的各个质点都跟着波源做受迫振动，由受迫振动的特点可知，每个质点的振动周期、频率都与波源的振动周期、频率相同．(2)离波源远的质点总要落后于离波源近的质点，但各个质点的起振方向与波源的起振方向相同．波的形成是由于离波源较近的质点带动后面离波源较远的质点，这样一个带一个振动起来，所以各质点的振动规律及振动快慢由波源决定．(3)波传播的是振动形式和能量，而各个质点并不随波迁移．由于质点间力的作用，先振动的质点要对相邻的后振动的质点做正功，后者对前者做负功，所以离波源近的质点将能量传递给离波源远的质点．虽然质点将这种振动形式及其能量传递出去，但各个质点并不随之迁移到远方．介质中的每一个质点都在各自的平衡位置附近振动，后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动．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？[解题探究](1)经过T4的时间，振动向前传播几个点？(2)t＝T2时刻，哪个点开始向上运动？质点1到了什么位置？(3)t＝3T4时刻，哪个点开始向上运动？质点1到了什么位置？[解析]各质点在各时刻的情况，如图甲、乙所示．(1)由甲图可知，t＝T2时，质点8未达到波峰，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]见解析波动过程中介质中各质点的运动规律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”．横波与纵波的比较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.(1)水面波的认识方面：水波既不是横波也不是纵波，它属于比较复杂的机械波．(2)纵波的认识方面：在纵波中各质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上，而不是方向相同．关于横波与纵波，下列说法中正确的是()A．质点上下振动形成的波是横波B．质点水平振动形成的波是纵波C．波沿水平方向传播，质点在竖直方向上下振动，这类波是横波D．质点在水平面内振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波[解析]质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波，而质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波，可知只有C项正确．[答案]C区别横波、纵波只看质点的振动方向与传播方向的关系；对于机械波总是距波源近的质点带动距波源远的质点，起振有先后．波动和振动的比较1．联系(1)振动是波动的起因，波动是振动在介质中的传播的结果．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．2．区别(1)振动是一个质点的“个体行为”，波动是大量质点的“集体行为”．(2)振动是质点在回复力作用下的运动，波动是相邻质点间的带动．(3)振动是一个质点动能与势能之间的转化过程，波动是相邻质点间机械能转移的过程．(4)质点振动速度不断变化，波的传播速度在均匀介质中不变．(多选)关于振动和波动的关系，下列说法中正确的是()A．振动是形成波动的原因，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的质点振动传播而形成波，所以选项A和B正确．波的传播速度是波形由波源向外延伸的速度，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．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立即停止传播，即波不会立即停止传播，选项D错误．[答案]AB