物理选择性必修 第一册第三章 机械波1 波的形成教课内容ppt课件

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1.知道什么是机械波,能区分横波和纵波,知道什么是波峰和波谷、密部和疏部(物理观念)2.知道机械波的形成条件及过程(科学思维)3.通过观察和分析,认识波是振动的传播,知道波在传播振动形式的同时也传播能量和信息(科学探究)
[自主阅读]一、波的形成1.波振动的传播称为波动,简称波。2.波的形成相邻的质点之间有相互作用力,这使得一个质点的运动会影响相邻质点的运动。前面先振动的质点带动后面的质点。
二、横波与纵波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。在横波中,凸起的最高处叫作波峰,凹下的最低处叫作波谷。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。在纵波中,质点分布最密的位置叫作密部,质点分布最疏的位置叫作疏部。3.横波和纵波的实例绳波是横波,声波是纵波。
三、机械波1.介质绳、弹簧、水、空气等是波借以传播的物质,叫作介质。2.机械波机械振动在介质中传播,形成了机械波。3.波的传播特点(1)介质中有机械波传播时,介质本身并不随波一起传播。(2)波在传播“振动”这种运动形式的同时,也将波源的能量传递出去。(3)波不但传递能量,而且可以传递信息。
[自我检测]1.正误判断(1)物体只要做机械振动,就一定会产生机械波。(　　)解析 机械波的形成必须具备的两个条件是振源和介质。只有物体做机械振动,而其周围没有介质,远处的质点不可能振动起来形成机械波。答案 ×(2)机械波传播的是介质中的质点。(　　)答案 ×
(3)在绳波的形成和传播中,所有质点同时开始运动,同时停止运动。(　　)答案 ×(4)横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直。(　　)答案 √(5)如果波源停止振动,介质中的波也会立即停止传播。(　　)答案 ×
2.(多选)关于横波和纵波,下列说法正确的是(　　)A.对于纵波,质点的振动方向和波的传播方向有时相同,有时相反B.对于横波,质点的运动方向与波的传播方向一定垂直C.形成纵波的质点随波一起迁移D.空气介质只能传播纵波解析 质点的振动方向与波的传播方向垂直的波是横波,质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上的波是纵波;纵波质点的运动方向与波的传播方向有时相同,有时相反,A、B项正确;无论横波还是纵波,质点都不随波迁移,C项错误;横波不能在空气中传播,空气只能传播纵波,D项正确。答案 ABD
3.如图所示是一列沿着绳向右传播的波,此时波刚传到B点,由图可判断波源A开始的振动方向是　　　　　。 
解析 由于波刚刚传到B点,所以B点此时的振动方向就是波源的起振方向,根据波的传播与质点振动的关系可以知道,B点此时正向上振动,所以波源A刚开始的振动方向向上。答案 向上
[情境探究]如图所示,把软绳的一端系在墙上,用手抓住绳子的另一端上下振动,可看见沿绳传播的波。绳上的波是怎样形成的呢?
要点提示 当绳的一端在手的作用下振动时,绳上的各点都会受到影响并随之振动起来,于是在绳上形成波。
[知识归纳]1.机械波的形成
2.机械波的特点(1)机械波在传播“振动”这种运动形式的同时,也传递能量和信息,介质中各质点本身并不随波的传播而迁移,而是在各自的平衡位置附近振动。(2)由于波的形成实际上是从波源开始依次带动介质中的各个质点参与振动,所以各个质点都在做受迫振动,因此各个质点振动的周期(频率)与波源的周期(频率)相同。(3)在不考虑能量损失时,各质点振动的振幅相同,各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同。要点笔记 机械波在传播时,介质中各质点的振动都是受迫振动。
[典例剖析]例题1如图所示是某绳波形成过程的示意图,质点1在外力作用下沿垂直绳所在直线的方向做简谐运动,带动其余质点依次上下振动,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= 时,1到达最上方,5开始向上运动。问:
(1)t= 时,质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何?(2)t= 时,质点8、12、16的运动状态如何?
解析 各质点在各时刻的情况,如图所示。
(1)由甲图可知,t= 时,质点8未到达波峰,正在向上运动,质点12、16未运动。(2)由乙图可知,t= 时,质点8正在向下运动,质点12向上运动,质点16未运动。答案 见解析规律方法 (1)就整个物体来说,呈现的现象是波动,而就构成物体的单个质点来说,所呈现的现象是振动。(2)要画某一时刻的波形图,应先确定特殊点的位置,即此时刻在平衡位置或最大位移处的点,如波源1和质点5、9、13这些点的位置确定后,其他点可顺势找出。
变式训练1(2021山西运城景胜中学高二期末)关于振动和波的关系,下列说法正确的是(　　)A.如果波源停止振动,在介质中传播的波也立即停止B.发声体在振动时,一定会产生声波C.波动的过程是介质质点由近及远的迁移过程D.波动的过程是质点的振动形式及能量由近及远的传播过程
解析 机械波凭借介质传播,振源停止振动,已经振动的质点,由于惯性还要继续振动一会儿,所以形成的波不会立即停止,故A错误;机械波是机械振动在介质中传播的过程,有机械振动不一定有机械波,还必须有传播振动的介质,故B错误;波在介质中传播,不是介质质点由近及远的传播过程,而是质点的振动形式及能量由近及远的传播过程,故C错误,D正确。答案 D
[情境探究]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,有时使人感到上下颠簸,由此可见地震波是什么波?要点提示 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有纵波,感到左右摇晃是因为有横波。所以,地震波既含有纵波成分又含有横波成分。
[知识归纳]1.横波和纵波的区别
2.振动与波动的联系和区别
[典例剖析]例题2下列关于横波、纵波的说法正确的是(　　)A.同一波源在同一介质中形成的机械波中可同时具有横波和纵波B.由于横波、纵波的振动方向与波的传播方向的关系不同,因此横波、纵波不可能沿同一方向传播C.横波、纵波在同一介质中的传播速度一定相等D.只要存在介质,不管是固体、液体或气体,均可传播横波和纵波
解析 同一波源产生的波中可同时具有横波、纵波,如地震波,故选项A正确;虽然传播这两种波的介质质点振动方向与波传播方向的关系不同,但并不妨碍两者沿同一方向传播,故选项B错误;在同一介质中,横波和纵波传播速度一般不同,如地震波中纵波比横波传播得快,故选项C错误;横波可以在固体内传播,不可以在液体、气体中传播,而纵波可在固体、液体和气体中传播,故选项D错误。答案 A要点笔记 横波和纵波是机械波的两种类型,是按波的传播方向与质点的振动方向的关系来分类的。
变式训练2关于横波与纵波,下列说法正确的是(　　)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 质点的振动方向与传播方向垂直的波叫横波,而质点的振动方向与传播方向在同一直线上的波叫纵波,故选项C正确,选项A、B、D错误。答案 C
1.(多选)关于横波和纵波,下列说法正确的是(　　)A.质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波B.质点振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫纵波C.横波有波峰和波谷,纵波有密部和疏部D.地震波是横波,声波是纵波解析 根据横波和纵波的定义知,选项A、B、C正确;声波是一种纵波,但地震波中既有横波,又有纵波,故选项D错误。答案 ABC
2.(多选)下列关于机械波概念的说法正确的是(　　)A.质点振动的方向总是垂直于波传播的方向B.横波和纵波可同时存在于介质中C.机械波传播的不仅仅是运动形式,还能传递能量,传递信息D.横波中质点不随波迁移,纵波中质点随波迁移解析 机械波包括横波和纵波,横波中质点振动方向与波的传播方向垂直,纵波中质点振动方向和波的传播方向在同一直线上,故选项A错误;振动质点只是在平衡位置附近振动,都不随波迁移,故选项D错误;横波和纵波可以同时在介质中传播,它们传播运动形式的同时还传递能量和信息,故选项B、C正确。答案 BC
3.(多选)关于波的传播,下列说法正确的是(　　)A.相邻质点间必有相互作用力B.各质点都在各自的平衡位置附近做受迫振动,但振动频率不等于振源频率C.前一质点的振动带动相邻的后一质点振动,后一质点必定落后于前一质点D.各质点随波的传播而迁移
解析 在波的传播过程中,质点之间依靠相互作用依次振动,故选项A正确;介质中的各个质点都在振源的带动下做受迫振动,所以频率都是一样的,故选项B错误;由于是前一质点的振动带动了相邻的后一质点振动,所以后一质点必定落后于前一质点,故选项C正确;各质点都在各自的平衡位置附近振动,并不随波迁移,故选项D错误。答案 AC
4.(多选)下列关于机械波的说法正确的是(　　)A.介质中各质点都在各自的平衡位置附近振动B.传播波的过程中相邻质点间必有相互作用力C.随着波的传播,介质中的各质点也将由近及远地迁移出去D.将相邻的两个质点比较,离波源近的质点带动离波源远的质点振动解析 介质中各质点都在各自的平衡位置附近振动,不会随波迁移,故选项A正确,选项C错误;由于介质中的各部分存在相互作用,所以某一点的振动会引起相邻部分质点振动,这样振动就由近及远传播开去而形成波,故选项B、D正确。答案 ABD