粤教版高中物理选择性必修第一册第三章机械波3.1机械波的产生和传播教学课件(共22张ppt)

(共22张PPT)
第
节
1
机械波的产生和传播
高中物理 选择性必修第一册
第三章
通过观察、经历绳波产生的过程，认识波的特征，理解机械波产生的条件。
通过观察、分析绳波上质点的运动情况，理解机械波传播过程中质点间相互作用和能量传播的过程。
分析绳波和弹簧波，认识并能区分横波和纵波，能分辨生活中的相关现象。
学习目标
引入
水波离开了它产生的地方，而那里的水并不离开，就像风在田野里掀起的麦浪。我们看到，麦浪滚滚地在田野里奔去，但是麦子却仍留在原来的地方。
在艺术体操的带操表演中，运动员手持细棒抖动彩带的一端，彩带随之波浪翻卷。彩带上的波浪向前传播时，彩带上的每个点也在向前运动吗？
一、认识机械波
【观察与思考】
将一根长软绳的一端栓在门把上，另一端用手握住，如图所示，分别观察下列情况会出现什么现象：向上抖动一次；向下抖动一次；上下抖动一次；持续上下抖动。
现象：1、向上抖动绳子一次，看到绳子形成一个凸起部分，这个凸起部分向另一端传去。
2、向下抖动一次后，可以看到绳子凹下部分，这个凹下部分也向另一端传去。
3、连续向上、向下抖动，可以看到一列凸凹相间的波形，并向另一端传播的情景。
上面观察和思考中，绳子的运动是怎样的？（点击手的位置看动画效果）
手的上下振动带动了绳子各个部位的先后振动，最终形成了波动；
波动是手的振动在绳子上传播的结果。
机械波：机械振动在媒介中的传播，叫做机械波。
设想把绳分成许多小部分
每一小部分可以看成质点，质点与质点之间有相互作用力。
思考：振动为什么能在绳子上传播呢？
（点击小手）
形成机械波的条件：
（1）波源：产生机械波的振动源。
（2）介质：绳子、丝带等用来传播机械振动的媒介。
演示：用红颜色在绳上做个标记，在波传播的过程中，这个标记怎样运动？它是否随着波向绳的另一端移动？
③我们能用语言进行交流，说明波可以传播信息．
①介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只是振动这种运动形式．
②介质中本来静止的质点，随着波的传来而发生振动，可见波是传递能量的一种方式．
总结：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．
（点击小手）
二、机械波的传播
【思考问题】
（1）在一个周期内，只分析质点“1”或“2”，其运动情况是怎样的？其他的质点呢？
（2）绳上的质点都是同时开始振动吗？它们振动的原因是什么？
①离波源近的质点先开始振动。
②振动原因：波源带动相邻质点做受迫振动，该质点振动后带动其相邻质点做受迫振动。
③每个质点都在各自的平衡位置附近上下振动，某时刻的波形就是所有质点在该时刻的“集体照”。
（3）绳上的质点起振的方向相同吗？
（4）绳上各质点的振动频率相同吗？
（6）当波源停止振动后，波的传播情况是怎样的？波传播的是什么？
（5）当质点“1”完成一次全振动时，波的传情况是怎样的？
各质点起振的方向与波源起振的方向相同。
与波源频率相同。
波形继续传播。
波形传播了一段距离。
做一做
一组学生手挽手排成一行，从左边第一位同学开始，周期性地下蹲、起立，依次带动旁边的同学重复他的动作，只是后边的一位总比前边的一位稍迟一点点。这样就会看到凹凸相间的波沿着队伍传播开来，而每个学生的位置并没有移动。运动会上的团体操表演常常用这种办法来表现波浪。
三、横波与纵波
像上面我们看到的绳子中传播的波。这类波中质点上下振动，波向右传播，二者的方向相互垂直。
质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，叫作横波。
所有的波都是这样传播吗？
波的传播方向和质点的振动方向在同一直线上的波，叫作纵波。
总结：按质点的振动方向和波的传播方向的关系，波可分为 ：
1.横波：质点的振动方向和波的传播方向垂直，绳波是典型的横波
2.纵波：质点的振动方向和波的传播方向平行，声波是典型的纵波
发声体振动时在空气中产生的声波是纵波。例如振动的音叉，它的叉股向一侧振动时，压缩邻近的空气，使这部分空气变密，叉股向另一侧振动时，又使这部分空气变得稀疏。这种疏密相间的状态向外传播就形成声波。声波传入人耳，使鼓膜振动，就引起声音的感觉。声波不仅能在空气中传播，也能在液体、固体中传播。
1．区别
振动是一个质点的往复运动，而波动是介质中许多质点的集体运动。
2．联系
（1）都是周期性的运动：波动周期等于质点的振动周期。
（2）从构成介质的某一质点来看，所呈现的现象是振动，从构成介质的整体来看，所呈现的现象是波动。
（3）振动是形成波动的必要条件，但有振动不一定存在波动。
（4）波动是振动形式（信息）的传播过程。
拓展：波动与振动
本课小结
1.横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，叫作横波。
2.纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，叫作纵波。。
3.机械波：机械振动在介质中的传播，形成了机械波
（1）产生条件：有振源，有传播振动的介质
（2）特点：带动、重复、滞后（前带后，后跟前，运动状态往后传）。
各质点只在自己的平衡位置做简谐运动，并不随波迁移。
波向外传播的是振动的形式的同时，还向外传递信息和能量。
1. 在机械波中，下列说法中错误的是( )
A.各质点都在各自平衡位置附近振动
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后一质点的振动，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
D
当堂检测
当堂检测
2.［多选］关于机械波的形成，下列说法中正确的是（　 　）
A.物体做机械振动，一定产生机械波
B.后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步
C.参与振动的质点都有相同的频率
D.机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递
BC
解析：A错：机械波的形成必须具备的两个条件：振源和介质。只有物体做机械振动，而其周围没有传播这种振动的介质，远处介质的质点不可能振动起来而形成机械波。
B、C对：任何一个振动的质点都是一个波源，带动它周围的质点振动，将振动传播开来，所以后一质点总是落后，但振动频率相同。
D错：形成机械波的各振动质点只在平衡位置附近往复运动，并没有随波迁移，离波源远的质点振动的能量是通过各质点的传递从波源获得。
4.［多选］关于振动和波的关系，下列说法正确的是 （　　）
A.振动是波形成的原因，波是振动的传播形式
B.振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联系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
AB
解析：A、B对：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被带动起来由近及远传播而形成波。
C错：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，而质点振动的速度大小和方向都随时间周期性地发生变化。
D错：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。