高中物理教科版选修3-4课件：第二章1.机械波的形成和传播:28张PPT

课件28张PPT。第二章　机械波1.机械波的形成和传播1.了解机械波的形成过程.
2.知道什么是横波,知道波峰和波谷;知道什么是纵波,知道疏部和密部.
3.知道波在传播运动形式的同时也传递了能量.1.机械波的形成和传播
(1)机械波的形成:
①过程:引起初始振动的装置叫做振源(或波源),振源振动带动与它相邻的质点发生振动,离开振源方向,后一时刻起振的质点依次重复振源的振动(这样就形成了波).即机械振动在介质中的传播形成机械波.
②条件:
a.要有振源;
b.要有传播振动的介质.
(2)机械波的传播:
机械波中传播的是机械振动这种运动形式,机械波的传播也是传递能量的一种方式,介质本身并没有沿着波的方向发生迁移.
(3)机械波的特点:
介质中质点开始振动的方向均与波源开始振动的方向相同.在茫茫的宇宙中,有无数的天体在高速运行,它们之间有许多的碰撞,这时会发出非常强烈的“爆炸声”,而生活在地球上的我们和其他生命却置若罔闻,这是为什么呢?
提示: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.2.横波与纵波
(1)机械波可分为横波和纵波两类:(2)简谐波:
不管横波还是纵波,如果传播的振动是简谐运动,这种波就叫简谐波.你知道地震波是纵波还是横波吗?
提示:地震波中既有纵波,也有横波.探究一探究二探究三机械波的形成与特点
1.机械波的形成
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.这个质点又带动更远一些的质点……绳上的质点都跟着振动起来,只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动.这样,绳端这种上下振动的状态就沿绳子传出去了,从整体上看,就是一些凹凸相间的波形.下图清楚地描绘了绳中质点的运动与波的传播关系.探究一探究二探究三探究一探究二探究三2.机械波的特点
(1)由上图绳波的形成过程可以看出,振源振动一个周期时,波正好传播了一个完整的正弦波形.经过半个周期,波传播半个正弦波(2)由上图绳波的形成过程可以看出,振源P0刚起振时方向向上,P1、P2、P3…各质点刚被带动时也向上振动,因此介质中各质点开始振动的方向(起振方向)均与振源的起振方向相同.
(3)介质中各质点靠弹力相互作用,前一质点带动后一质点振动,后一质点重复前一质点振动,若不计能量损失,各质点振动的振幅均相同.
(4)介质中各质点都做受迫振动,所以介质中各质点振动的频率都相同,都与波源的振动频率相等,但不同步,离波源越远的点振动越滞后.探究一探究二探究三(5)机械波传播的是波源的振动形式、波源提供的能量和波携带的信息,介质中各质点并不随波迁移,而是在各自的平衡位置附近振动.
温馨提醒(1)虽然形成波的两个条件是波源和介质,但如果波源不再继续振动,已经形成的机械波仍可以继续向前传播,即波可以离开波源独立向前传播.
(2)波在传播过程中,介质中各质点的运动特点可用三句话来描述,即:先振动的质点带动后振动的质点;后面的质点重复前面质点的振动;后面的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”.探究一探究二探究三机械波中的横波和纵波的区别温馨提醒(1)地震波中既有横波,又有纵波.纵波传播速度较大.
(2)水波具有横波的特点,但它不是纯粹的横波.探究一探究二探究三振动和波动的区别与联系探究一探究二探究三温馨提醒波动和振动都是周期性的运动.就整体来看,所呈现的现象是波动;而就参与波动的单个质点来看,所呈现的现象是振动.因此,可以说振动是波动的成因,波动是振动在时间和空间上的延伸.【例题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,点拨:先根据波的形成特点,画出该时刻的波形,再确定各质点的运动状态.解析:各质点在各时刻的情况,如图所示. 答案:见解析 触类旁通在例题1中,t=T时,质点8、12、16的运动状态如何?
答案:由图可知,t=T时,质点8、12正在向下振动,质点16向上振动.【例题2】 区分横波和纵波的依据是(　　)
A.质点沿水平方向还是沿竖直方向振动
B.波沿水平方向还是沿竖直方向传播
C.质点的振动方向和波的传播方向是相互垂直还是在一条直线上
D.横波传播不需要介质,纵波传播需要介质
点拨:解答本题应注意以下两个方面:
(1)横波的传播方向与质点振动方向垂直.
(2)纵波的传播方向与质点振动方向在一条直线上.解析:初学者受教材中事例的影响,容易认为横波中质点振动方向在竖直方向上,纵波中质点振动方向在水平方向上.如果取一根弹簧竖直放置,下端固定,手持上端上下振动,就可以形成一列纵波向下传播,此时介质质点在竖直方向上振动.横波与纵波分类的标准是看质点振动方向和波传播方向的关系,若互相垂直,为横波;若在一条直线上,为纵波.横波和纵波传播都需要介质.故正确答案为C.
答案:C
反思(1)横波和纵波的最大区别表现在波的传播方向和质点振动方向的关系上.
(2)横波和纵波传播都需要介质.【例题3】 关于振动和波的关系,下列说法中正确的是(　　)
A.振动是波的成因,波是振动的传播
B.振动是单个质点呈现的运动现象,波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相邻质点由近及远传播而形成波,所以选项A、B正确.波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度,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.波源一旦将振动传播给了介质,振动形式就在介质中向远处传播;当波源停止振动时,振动形式仍然继续传播,不会随波源停止振动而停止传播,选项D错误.
答案:AB反思机械波的形成需要波源和介质,有波动必然有振动,有振动不一定能形成机械波.1 2 3 4 5 61下列关于机械波的说法中正确的是(　　)
A.机械波的传播方向就是波中质点振动的方向
B.机械波的传播方向就是振动的能量传递的方向
C.机械波传播的是振动这种运动形式,质点并不随波迁移
D.机械波不但能传递能量,而且能传递信息
解析:在机械波的传播过程中,介质中各质点只在各自的平衡位置附近做振动,传播方向与振动方向可以垂直(横波),也可以平行(纵波),故A错误;B、C、D是正确的.
答案:BCD1 2 3 4 5 62关于介质中质点的振动方向和波的传播方向,下列说法正确的是(　　)
A.在横波中二者方向有时相同
B.在横波中二者方向一定不同
C.在纵波中二者方向有时相同
D.在纵波中二者方向一定不同
解析:在横波中质点的振动方向和波的传播方向相互垂直,所以二者方向一定不同,故选项A错误,选项B正确;在纵波中二者方向在同一条直线上,既可以相同,也可以相反,故选项C正确,选项D错误.
答案:BC1 2 3 4 5 63下列有关横波与纵波的说法中正确的是(　　)
A.沿水平方向传播的波为横波
B.纵波可以在固态、液态、气态介质中传播
C.纵波与横波不可以同时在同一介质中传播
D.凡是振动方向与波的传播方向在同一条直线上的波都是纵波
解析:纵波与横波可以在同一介质中传播,如地震波中既有横波又有纵波.
答案:BD1 2 3 4 5 64在敲响古刹的大钟时,会发现,停止对大钟的撞击后,大钟仍“余音未绝”,分析其原因有(　　)
A.大钟的回声
B.大钟继续振动
C.人的听觉发生“暂留”的原因
D.大钟虽然停止振动,但空气仍继续振动
解析:停止对大钟的撞击,大钟仍然振动,继续形成声波,所以大钟仍“余音未绝”,选项B正确.
答案:B1 2 3 4 5 65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质点,由图可判断波源A质点开始的振动方向是 (　　)
A.向左　　　 B.向右
C.向下 D.向上
解析:由于波刚刚传到B质点,所以B质点此时的振动方向就是波源的起振方向.由题图及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,选项D正确.
答案:D1 2 3 4 5 66如图甲为波源的振动图像,图乙为均匀介质中一些均匀分布等间距的质点在t=1 s时的振动状态.请在图丙中画出t=5 s时各质点的振动状态.1 2 3 4 5 6答案:质点的振动状态如图所示.