2018-2019高中物理 第12章 機(jī)械波 12.1 波的形成和傳播課件 新人教版選修3-4.ppt

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1、第十二章機(jī)械波1波的形成和傳播,【自主預(yù)習(xí)】1.波的形成和傳播:(1)波的形成:當(dāng)手握繩一端上下振動(dòng)時(shí),繩端帶動(dòng)相鄰質(zhì)點(diǎn),使它也上下振動(dòng),這個(gè)質(zhì)點(diǎn)又帶動(dòng)更遠(yuǎn)一些的質(zhì)點(diǎn)上下振動(dòng)……即振動(dòng)的_____稱(chēng)為波動(dòng),簡(jiǎn)稱(chēng)波。,傳播,,(2)介質(zhì):①定義:波借以傳播的_____。②組成介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)之間有_____作用,一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)會(huì)引起相鄰質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。,物質(zhì),相互,2.波的分類(lèi):,垂,直,最,高處,最,低處,同一,直線上,最密,最疏,,3.機(jī)械波:(1)形成:_________在介質(zhì)中傳播,形成機(jī)械波。(2)產(chǎn)生條件:①要有_____。②要有傳播振動(dòng)的_____。,機(jī)械振動(dòng),波源,介質(zhì),,(3)特點(diǎn):①介

2、質(zhì)中有機(jī)械波傳播時(shí),介質(zhì)本身并不隨波一起傳播,它傳播的只是_____這種運(yùn)動(dòng)形式。②波是傳遞_____的一種方式。③波可以_________,因而人們可用聲音(聲波)交流。,振動(dòng),能量,傳遞信息,【預(yù)習(xí)小測(cè)】1.科學(xué)探測(cè)表明,月球表面無(wú)大氣層,也沒(méi)有水,更沒(méi)有任何生命存在的痕跡。在月球上,兩位宇航員面對(duì)面講話(huà)也無(wú)法聽(tīng)到,這是因?yàn)?)A.月球太冷,聲音傳播太慢B.月球上沒(méi)有空氣,聲音無(wú)法傳播C.宇航員不適應(yīng)月球,聲音太輕D.月球上太嘈雜,聲音聽(tīng)不清楚,,【解析】選B。兩宇航員面對(duì)面講話(huà)卻無(wú)法聽(tīng)到,說(shuō)明聲波有振源卻傳播不出去,即缺乏聲波傳播的另一條件,沒(méi)有介質(zhì),故B選項(xiàng)正確。,,2.判定橫波的條件

3、是()A.質(zhì)點(diǎn)在豎直方向振動(dòng)的波為橫波B.波在水平方向傳播的波為橫波C.只有質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向?yàn)樨Q直的,波的傳播方向?yàn)樗降牟闄M波D.只要質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直的波就是橫波,,【解析】選D。判定一列波是否是橫波的依據(jù)是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向是否垂直。,,3.如圖所示為波沿著一條一端固定的繩子傳播到B點(diǎn)時(shí)的波形圖,由圖可判斷出A點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的方向是()A.向左B.向右C.向上D.向下,,【解析】選C。由圖可知,沿波傳播方向B點(diǎn)的左邊質(zhì)點(diǎn)在其上方,B點(diǎn)要重復(fù)左邊質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),故B向上運(yùn)動(dòng),故振源開(kāi)始也是向上起振的,C正確。,主題一波的形成和傳播【互動(dòng)探究】如圖用手握住繩子的一端上下抖動(dòng),就會(huì)

4、看到凸凹相間的波向繩的另一端傳播出去,形成繩波。請(qǐng)結(jié)合圖示思考下列問(wèn)題。,,(1)繩上的質(zhì)點(diǎn),哪些先振動(dòng),哪些后振動(dòng)?提示:繩上的質(zhì)點(diǎn)靠近手的先振動(dòng),遠(yuǎn)離手的后振動(dòng)。,(2)質(zhì)點(diǎn)間的振動(dòng)是如何發(fā)生的?提示:介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用力,由于相鄰質(zhì)點(diǎn)間有力的作用,當(dāng)介質(zhì)中某一質(zhì)點(diǎn)發(fā)生振動(dòng)時(shí),就會(huì)帶動(dòng)周?chē)馁|(zhì)點(diǎn)振動(dòng)起來(lái),從而使振動(dòng)向遠(yuǎn)處傳播,如圖:,,(3)從振源開(kāi)始,各個(gè)質(zhì)點(diǎn)做什么振動(dòng)?提示:從振源開(kāi)始,每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都由前面的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)而做受迫振動(dòng)。(4)繩波在傳播時(shí),繩子上的各點(diǎn)是否隨波發(fā)生遷移?提示:繩子上的各質(zhì)點(diǎn)僅在平衡位置附近上下振動(dòng),并不隨波遷移;波向外傳播時(shí),傳播出去的是振動(dòng)的形式和能量。,

5、,(5)手停止振動(dòng),波會(huì)不會(huì)立即停止傳播?提示:不會(huì)。手停止振動(dòng)后,傳出去的波仍然在傳播。,,【探究總結(jié)】1.機(jī)械波的形成:(1)介質(zhì):能夠傳播機(jī)械振動(dòng)的物質(zhì),它可以是固、液、氣三態(tài)中的任意一種。(2)平衡位置:在沒(méi)有外來(lái)振動(dòng)之前,各個(gè)質(zhì)點(diǎn)所在位置稱(chēng)為各自的平衡位置。,,(3)波源:首先振動(dòng)的這個(gè)質(zhì)點(diǎn)即為波源。(4)傳播:由于介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)間存在著相互作用力,作為波源的質(zhì)點(diǎn)就會(huì)帶動(dòng)周?chē)|(zhì)點(diǎn)振動(dòng),于是振動(dòng)就在介質(zhì)中由近及遠(yuǎn)傳播。,,2.波的特點(diǎn):(1)振幅:像繩波這種一維(只在某個(gè)方向上傳播)機(jī)械波,若不計(jì)能量損失,各質(zhì)點(diǎn)的振幅相同。(2)周期:各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期均與波源的振動(dòng)周期相同。(3)步調(diào):離波

6、源越遠(yuǎn),質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)越滯后。,,(4)運(yùn)動(dòng)形式:各質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近做往復(fù)振動(dòng),并不隨波遷移。(5)機(jī)械波向前傳播的是振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式,同時(shí)也傳遞能量和信息。,【典例示范】(2018泰安高二檢測(cè))在平靜的湖面上漂著一塊小木條,現(xiàn)向湖中央扔一石子,圓形波紋一圈圈的向外傳播,當(dāng)波傳播到小木條處時(shí),小木條將()A.隨波紋漂向湖岸B.不動(dòng)C.向波源處漂動(dòng)D.在原來(lái)位置上下振動(dòng),,【解題指南】解答本題應(yīng)注意介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時(shí):(1)介質(zhì)本身不隨波一起傳播,只在自己的平衡位置附近振動(dòng)。(2)傳播的是振動(dòng)形式和能量。,,【解析】選D。介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時(shí),介質(zhì)本身并不隨波一起傳播,介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)只在自己的平

7、衡位置附近振動(dòng),向外傳播的只是振動(dòng)形式和能量,生活中,水面上的一些漂浮物會(huì)沿波向外移動(dòng),是因?yàn)橥饨缌硗庖恍┮蛩氐母蓴_,如風(fēng)的吹動(dòng)等,故D正確。,【探究訓(xùn)練】1.(2018寧波高二檢測(cè))在敲響古剎里的大鐘時(shí),有的同學(xué)發(fā)現(xiàn),停止對(duì)大鐘的撞擊后,大鐘仍“余音未絕”,分析原因是()A.大鐘的回聲B.大鐘在繼續(xù)振動(dòng),空氣中繼續(xù)形成聲波C.人的聽(tīng)覺(jué)發(fā)生“暫留”的緣故D.大鐘雖然停止振動(dòng),但空氣仍在振動(dòng),,【解析】選B。停止撞鐘后,大鐘的振動(dòng)不會(huì)立即停止,再振動(dòng)一段時(shí)間后,由于阻力的作用,振動(dòng)才逐漸停止,故B選項(xiàng)正確。,,2.(多選)關(guān)于機(jī)械波的形成,下列說(shuō)法中正確的是()A.物體做機(jī)械振動(dòng),一定產(chǎn)生機(jī)械波

8、B.后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)總是跟著先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)振動(dòng),只是時(shí)間落后一步C.參與振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)都有相同的頻率D.機(jī)械波是介質(zhì)隨波遷移,也是振動(dòng)能量的傳遞,【解析】選B、C。機(jī)械波的形成必須具備兩個(gè)條件:波源和介質(zhì)。只有物體做機(jī)械振動(dòng),而其周?chē)鷽](méi)有傳播這種振動(dòng)的介質(zhì),遠(yuǎn)處的質(zhì)點(diǎn)不可能振動(dòng)起來(lái)而形成機(jī)械波,故A錯(cuò)誤。任何一個(gè)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)都是一個(gè)波源,帶動(dòng)它周?chē)馁|(zhì)點(diǎn)振動(dòng),將振動(dòng)傳播開(kāi)來(lái),所以后一質(zhì)點(diǎn)總是落后于前一質(zhì)點(diǎn),但振動(dòng)頻率相同,故B、C正確。形成機(jī)械波的各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng),并沒(méi)有隨波遷移,離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的能量通過(guò)各質(zhì)點(diǎn)的傳遞從波源獲得,故D不正確。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)關(guān)于機(jī)械波的形成和

9、傳播,下列說(shuō)法中正確的是()A.機(jī)械波只能在介質(zhì)中傳播,波源周?chē)绻麤](méi)有介質(zhì),就不能形成機(jī)械波B.離波源較近的質(zhì)點(diǎn)總比離波源較遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)得遲一些,C.離波源較近的質(zhì)點(diǎn)總比離波源較遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)得早一些D.一旦波源振動(dòng)起來(lái),介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)也就立刻振動(dòng)起來(lái),,【解析】選A、C。機(jī)械波形成的條件是有波源和介質(zhì),兩者缺一不可;機(jī)械波的形成可表述為離波源近的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn),故離波源近的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)得早一些,分析知A、C正確。,,【通法悟道】波動(dòng)過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)。(2)后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)前面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。(3)后面振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)落后于先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),概括為“帶動(dòng)、

10、重復(fù)、落后”。,,主題二波的分類(lèi)【互動(dòng)探究】1.橫波的振動(dòng)特點(diǎn)和波形特點(diǎn)分別是什么?提示:橫波中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直,波形特點(diǎn)是凹凸相間的波紋。,,2.縱波的振動(dòng)特點(diǎn)和波形特點(diǎn)分別是什么?提示:質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在一條直線上,波形特點(diǎn)是疏密相間的波形。,,3.機(jī)械橫波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向垂直,能否認(rèn)為縱波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向是相同的呢?提示:不能。縱波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向在同一直線上,而不是方向相同。,【探究總結(jié)】1.橫波與縱波的區(qū)別:,,,2.幾種常見(jiàn)的機(jī)械波:(1)繩波是典型的橫波。(2)聲波是典型的縱波。(3)水波是比較復(fù)雜的機(jī)械波,不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為

11、是橫波,但有時(shí)將水波理想化為橫波。(4)地震波中既有橫波,又有縱波。,,【典例示范】區(qū)分橫波和縱波的依據(jù)是()A.質(zhì)點(diǎn)沿水平方向還是沿豎直方向振動(dòng)B.波沿水平方向還是沿豎直方向傳播C.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向是相互垂直還是在一條直線上D.波傳播距離的遠(yuǎn)近,,【解題指南】解答本題應(yīng)注意橫波和縱波各自的特點(diǎn):(1)橫波質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向相互垂直。(2)縱波質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向在一條直線上。,【解析】選C。本題考查的是橫波與縱波的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),初學(xué)者受相關(guān)事例(如繩波、彈簧縱波)的影響,容易認(rèn)為橫波中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向在豎直方向上,縱波中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向在水平方向上。如果取一根彈簧豎直放置,

12、下端固定,手持上端上下振動(dòng),就可以形成一列縱波向下傳播,此時(shí)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在豎直方向上振動(dòng)。橫波與縱波分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)是看質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波傳播方向的關(guān)系,若互相垂直,為橫波;若在一條直線上,為縱波。因此只有選項(xiàng)C正確。,,【探究訓(xùn)練】1.(2018天水高二檢測(cè))沿繩傳播的一列機(jī)械波,當(dāng)波源突然停止振動(dòng)時(shí),有()A.繩上各質(zhì)點(diǎn)同時(shí)停止振動(dòng),橫波立即消失B.繩上各質(zhì)點(diǎn)同時(shí)停止振動(dòng),縱波立即消失,,C.離波源較近的各質(zhì)點(diǎn)先停止振動(dòng),較遠(yuǎn)的各質(zhì)點(diǎn)稍后停止振動(dòng)D.離波源較遠(yuǎn)的各質(zhì)點(diǎn)先停止振動(dòng),較近的各質(zhì)點(diǎn)稍后停止振動(dòng)【解析】選C。機(jī)械波在向前傳播時(shí),各個(gè)質(zhì)點(diǎn)都做著機(jī)械振動(dòng),一旦振源停止,離振源較近的質(zhì)點(diǎn)先停止,離振

13、源較遠(yuǎn)的后停止,故C對(duì)。,,2.(多選)在機(jī)械波傳播的某一方向上,關(guān)于振動(dòng)方向和波的傳播方向,下列說(shuō)法正確的是()A.橫波中兩者方向有時(shí)相同B.橫波中兩者方向一定不同C.縱波中兩者方向有時(shí)相同D.縱波中兩者方向一定相同,,【解析】選B、C。在機(jī)械波傳播的某一方向上,橫波的傳播方向和振動(dòng)方向垂直,故兩者方向一定不同,而縱波的傳播方向和振動(dòng)方向在同一直線上,故有時(shí)兩者相同,有時(shí)相反。故B、C正確。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】關(guān)于橫波與縱波,下列說(shuō)法中正確的是()A.質(zhì)點(diǎn)上下振動(dòng)形成的波是橫波B.質(zhì)點(diǎn)水平振動(dòng)形成的波是縱波C.波沿水平方向傳播,質(zhì)點(diǎn)在豎直方向上下振動(dòng),這類(lèi)波是橫波D.質(zhì)點(diǎn)在水平面內(nèi)振動(dòng),波沿水平方

14、向傳播,這類(lèi)波是縱波,,【解析】選C。橫波是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波傳播方向相互垂直的波,縱波是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波傳播方向在同一直線上的波。由定義可知,只有C正確。,,【通法悟道】橫波和縱波的判斷方法(1)橫波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向相互垂直。(2)縱波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向在同一直線上。(3)橫波有波峰和波谷,縱波有疏部和密部。,,主題三機(jī)械波【互動(dòng)探究】1.有機(jī)械振動(dòng)就一定能形成機(jī)械波嗎?提示:不一定。有機(jī)械振動(dòng)還必須有傳播振動(dòng)的介質(zhì)。2.機(jī)械波在傳播過(guò)程中,質(zhì)點(diǎn)也隨之向外傳播嗎?提示:波傳播的是一種振動(dòng)形式,質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移。,3.比較振動(dòng)和波動(dòng),完成表格。,單個(gè),大量,平衡位置,平衡位

15、置,變加速,勻速,保持不變,能量,【探究總結(jié)】機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波的比較,,【典例示范】(多選)關(guān)于機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波,下列說(shuō)法中正確的是()A.有機(jī)械振動(dòng)必有機(jī)械波B.有機(jī)械波必有機(jī)械振動(dòng)C.機(jī)械振動(dòng)在真空和介質(zhì)中傳播均能形成機(jī)械波D.參與振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率是由振源決定的,與介質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān),,【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn):(1)形成機(jī)械波必須有機(jī)械振動(dòng)和介質(zhì)。(2)機(jī)械波不能在真空中傳播。(3)參與振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動(dòng),頻率都等于波源的頻率。,,【解析】選B、D。機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成機(jī)械波,故有機(jī)械波必有機(jī)械振動(dòng),有機(jī)械振動(dòng)未必有機(jī)械波,故A錯(cuò)誤,B正確;機(jī)械波的形成需具備兩個(gè)條件:

16、波源和介質(zhì),故C錯(cuò)誤;由于參與振動(dòng)的各質(zhì)點(diǎn)都在重復(fù)振源質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),所以各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率等于振源質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率,故D正確。,,【探究訓(xùn)練】1.(多選)(2018大連高二檢測(cè))關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系,下列說(shuō)法中正確的是()A.振動(dòng)是波的成因,波是振動(dòng)的傳播B.振動(dòng)是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象,波是許多質(zhì)點(diǎn)聯(lián)合起來(lái)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象C.波的傳播速度就是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度D.波源停止振動(dòng)時(shí),波立即停止傳播,【解析】選A、B。機(jī)械波的產(chǎn)生條件是有波源和介質(zhì)。由于介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)依次帶動(dòng),由近及遠(yuǎn)傳播而形成波,所以選項(xiàng)A和B正確。波的傳播速度是波形由波源向外伸展的速度,在均勻介質(zhì)中其速度大小不變;而質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度和方向都隨時(shí)

17、間周期性地發(fā)生變化,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。波源一旦將振動(dòng)傳給了介質(zhì),振動(dòng)就會(huì)在介質(zhì)中向遠(yuǎn)處傳播;當(dāng)波源停止振動(dòng)時(shí),介質(zhì)仍然繼續(xù)傳播波源振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式,不會(huì)隨波源停止振動(dòng)而停止傳播,即波不會(huì)停止傳播,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,,2.一列簡(jiǎn)諧橫波在介質(zhì)中傳播,當(dāng)波源質(zhì)點(diǎn)突然停止振動(dòng)時(shí),介質(zhì)中其他質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)及能量傳遞的情況是()A.所有質(zhì)點(diǎn)都立即停止振動(dòng)B.已經(jīng)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)將繼續(xù)振動(dòng),未振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)則不會(huì)振動(dòng)C.能量將會(huì)繼續(xù)向遠(yuǎn)處傳遞D.能量傳遞隨即停止,,【解析】選C。當(dāng)波源質(zhì)點(diǎn)突然停止振動(dòng)時(shí),已經(jīng)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)將繼續(xù)振動(dòng)并帶動(dòng)未振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),從而將波源的振動(dòng)形式和能量繼續(xù)傳播出去,所以只有C正確。,,【補(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)下列說(shuō)法中正確的有()A.聲波在空氣中傳播時(shí)是縱波,在水中傳播時(shí)是橫波B.波不但傳遞能量,還能傳遞信息C.發(fā)生地震時(shí),由震源傳出的波中既有橫波又有縱波D.一切機(jī)械波的傳播都需要介質(zhì),,【解析】選B、C、D。聲波在空氣中和水中傳播時(shí)都是縱波,故A錯(cuò)誤。波不僅傳遞能量,還傳遞信息;地震波既有橫波又有縱波;機(jī)械波傳播需要介質(zhì),所以B、C、D正確。,【課堂小結(jié)】,