(共12张PPT)
1.介质
绳、水、空气等能够传播振动的物质,叫作介质。
2.波的形成
当波源振动时,介质中的相邻质点间存在相互作用,前一个质点会带动后一个质点振动,将波
源的振动形式传播出去,形成机械波。振动传播的方向就是波的传播方向。
3.波的产生条件
(1)要有波源(机械振动);
(2)要有传播振动的介质(相邻质点间存在相互作用力)。
两者缺一不可。
知识点 1 机械波的形成与传播
必备知识 清单破
1 机械波的形成和传播
4.波的传播特点
(1)各个质点都在前面质点的带动下做受迫振动,各个质点振动的周期、频率都与波源振动
的周期、频率相同。
(2)离波源越远,质点振动的相位越滞后,但各个质点的起振方向与波源的起振方向相同。
(3)波传播的是振动的形式和能量,机械波一旦形成,运动形式和能量就会向外传播,即使波源
的振动停止,波也不会停止传播。
横波 纵波
定义 介质中质点的振动方向和波的传播方向垂直,这种波称为横波 介质中质点的振动方向和波的传播方向平行,这种波称为纵波
标识性物理量 (1)波峰:凸起的最高处 (2)波谷:凹下的最低处 (1)密部:质点分布最密的位置
(2)疏部:质点分布最疏的位置
传播的必要条件 介质内各质点间存在着横向的作用力 介质内各质点间存在着纵向的作用力
实物波形
知识点 2 横波与纵波
易错警示 (1)地震波既有横波又有纵波;
(2)水波既不是横波,也不是纵波,是一种比较复杂的机械波。
知识辨析
1.在月球上宇航员们能面对面用语言交流吗
2.当地震发生时,地震波在地球内部和地表传播,有时使人感到左右摇晃,有时又使人感到上
下颠簸,由此分析地震波是什么波
3.若塑料球掉入池塘里,可以往池塘中扔石块,借助石块激起的水波把球冲到岸边吗
一语破的
1.不能。因为月球表面没有传播声音的介质。
2.震源往往在地下某个深度的地方,地震发生时,人感到上下颠簸是因为地震波含有纵波成
分,感到左右摇晃是因为地震波含有横波成分。
3.不可以。向池塘中扔石块,水面受到石块的撞击开始振动,形成的水波向四周传播,但传出
去的只是振动这种运动形式,水只是上下振动并不向外迁移,所以塑料球仅能上下振动而不
能借助水波向岸边运动。
关键能力 定点破
定点 1 振动和波动的区别与联系
振动 波动
区 别 研究 对象 振动是单个质点在平衡位置附近所做的往复运动,即研究的是单个质点的“个体行为” 波动是介质中大量质点在波源带动下的依次振动,即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的力提供 介质内各质点间的作用力
运动 性质 非匀速周期性运动,质点的位移、速度、加速度随时间周期性变化,是变加速运动 在均匀介质中,沿波的传播方向做匀速直线运动
联系 (1)波源的振动是波动的成因,波动是振动在介质中传播的结果;有波动必然有振动,但有
振动不一定有波动 (2)波源的振动形式决定介质中各质点的振动形式,波动的频率和振幅都与波源相同 介质中相邻各部分存在相互作用,沿波传播方向介质中前一质点带动后一质点运动,从
而形成机械波。即介质中各个质点不是同时起振的,而是离波源近的质点先起振(步调不一
致),前面质点带动后面质点运动,后面质点重复前面质点的运动,故可利用“带动法”分析质
点振动方向。如图所示,在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P',若P'在P上方,则P向
上运动,若P'在P下方,则P向下运动。
定点 2 利用“带动法”分析质点振动方向
典例 图甲中有一条质地均匀的绳,1、2、3、4、…是绳上一系列等间距的点。现有一列简
谐横波沿此绳传播。某时刻,绳上9、10、11、12四点的位置和运动方向如图乙所示(其他点
的运动情况未画出),其中点12的位移为零且向上运动【1】,点9的位移达到最大值【2】。试在图
丙中画出再经过 周期时的波形图。
典例
信息提取 【1】点12向上运动,可以得出波向右传播;
【2】点9与点12之间的各质点位置的连线为在该均匀绳传播的简谐横波的四分之一波形
图。
思路点拨 首先利用“带动法”确定波的传播方向,然后结合波的特点再确定经过 周期时
各质点的位置。
解析 在题图乙所示时刻,该均匀绳上点9位移最大,点12正通过平衡位置向上运动,因而由图
乙中点9与点12之间的各质点所在位置连成的曲线代表在该均匀绳上传播的简谐横波在图
乙所示时刻的四分之一波形图。由这段波形可以画出在该均匀绳上传播的简谐横波在图乙
所示时刻从点0到点12的波形图。由图乙中表示的波形图和点12的运动方向,可以判断出在
均匀绳上传播的简谐横波是向右传播的。由于介质中质点都在各自的平衡位置附近往复运
动,所以再经过 周期,点9在平衡位置,而点12到达负的最大位移处。由此可得出点9到点12
间的波形。由这段波形也就知道了这一时刻整条绳上的波形。如图丙所示。
答案 见解析第三章 机械波
1 机械波的形成和传播
基础过关练
题组一 机械波的形成和传播
1.机械波在介质中传播时,下列说法错误的是 ( )
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,波传播过程中,各质点均做受迫振动
C.后一质点的振动必定落后于前一质点
D.各质点随波的传播而迁移
2.关于机械波,下列说法正确的是 ( )
A.波的传播过程就是介质中质点的迁移过程
B.波的传播过程就是振动能量的传递过程
C.波的传播方向就是质点振动的方向
D.波的传播速度就是质点振动的速度
题组二 横波和纵波
3.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.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.形成纵波的质点,随波一起迁移
4.地震波中的横波和纵波的传播速率分别约为4 km/s和9 km/s。一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成(如图所示)。假设震源在地震仪下方,观察到两振子相差5 s开始振动,则 ( )
A.P先开始振动,震源距地震仪约36 km
B.P先开始振动,震源距地震仪约25 km
C.H先开始振动,震源距地震仪约36 km
D.H先开始振动,震源距地震仪约25 km
题组三 “带动法”分析质点的振动情况
5.(多选题)一列横波沿绳子向右传播,某时刻绳子形成如图所示的凹凸形状,不考虑能量损耗,对此时绳上A、B、C、D、E、F 6个质点,下列说法正确的是 ( )
A.它们的振幅相同
B.其中D和F的速度方向相同
C.其中A和C的加速度方向相同
D.从此时起,B比C先回到平衡位置
6.(经典题)如图是某绳波形成过程的示意图,质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动,带动2、3、4、…各质点依次上下振动,把振动从绳的左端传到右端。t=0时质点1开始竖直向上运动,t=时质点1到达最上方,质点5开始向上运动,问:
(1)t=时,质点3、7、10的运动状态(是否运动、运动方向)如何
(2)画出t=时绳子上的波形。
答案与分层梯度式解析
第三章 机械波
1 机械波的形成和传播
基础过关练
1.D 机械波在介质中传播时,各质点都在各自的平衡位置附近振动,不会随波的传播而迁移,A说法正确,D说法错误。机械波在介质中传播时,前一质点带动相邻的后一质点振动,故后一质点的振动必定落后于前一质点,相邻质点间必有相互作用力,因此各质点均做受迫振动,故B、C说法正确。
导师点睛 机械波传播的特点:带动、重复、滞后。
2.B 波传播过程中,介质中的质点不随波迁移,A错误。根据机械波的产生规律可知,波源振动时,带动相邻质点在其平衡位置附近振动,这样依次传递,前一质点带动后一质点振动,就形成了机械波,波传递的是振动形式和能量,由此可知,波的传播速度并不是质点的振动速度,波的传播方向与质点的振动方向可能垂直(横波),也可能在一条直线上(纵波),故B正确,C、D错误。
3.C 对于横波,介质中质点的振动方向与波的传播方向相互垂直;对于纵波,介质中质点的振动方向与波的传播方向有时相同,有时相反,A、B错误,C正确。介质中的质点都在平衡位置附近做往复运动,不会随波迁移,D错误。
4.A 纵波的传播速度较快,纵波先到达地震仪处,所以P先开始振动,根据-=5 s,解得x=36 km,故选A。
5.ACD 各质点均做受迫振动,不考虑能量损耗,各质点振幅相同,故A正确;根据“带动法”可知,此时D速度方向向上,F速度方向向下,故B错误;A和C两质点均在平衡位置上方,回复力均向下,加速度方向均向下,故C正确;此时B和C两质点都向上运动,B比C先到达最大位移处,先回到平衡位置,故D正确。
6.答案 见解析
解析 (1)t=0时,质点1开始向上运动,t=时,质点1到达最上方,质点5开始向上运动,所以在t=时,质点5到达最上方,质点9开始向上运动,各质点在t=的情况如图所示(图中箭头表示质点振动方向)。
则t=时,质点3在平衡位置上方,向下运动;质点7在平衡位置上方,向上运动;质点10未振动。
(2)t=时,质点9到达最上方,质点13开始向上运动,绳上波形如图所示。
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