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人教版 (2019)选择性必修 第一册1 波的形成背景图课件ppt
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这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册1 波的形成背景图课件ppt，共35页。PPT课件主要包含了定位·学习目标，探究·必备知识，突破·关键能力，检测·学习效果，知识点一波的形成，探究新知，弹性力，迟一些，想想议议，知识点二横波和纵波等内容，欢迎下载使用。
1.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。2.能对波动现象进行分析和推理,认识波的形成过程。3.能区别横波和纵波,知道什么是波峰和波谷、密部和疏部。4.知道机械波的概念和形成机械波的条件。
1.波:振动的 称为波动,简称波。2.波的形成(以绳波为例)(1)一条绳子可以分成一个个小段,这些小段可以看作一个个 的质点,这些质点之间存在着 的作用。(2)当手握绳端上下振动时,绳端带动 的质点,使它也上下振动。这个质点又带动更远一些的质点……绳子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 开始振动。
答案:分别看到沿着竖直方向、水平方向且沿绳向前传播的绳波;它是由离手较近的绳上的质点带动离手较远的绳上的质点振动形成的。
如图所示,用手分别沿着竖直方向、水平方向抖动一端拴在树上的绳子,你看到了什么现象?它是如何形成的?
答案:(1)质点的振动方向与波的传播方向相互垂直。
(1)绳波的示意图如图甲所示,其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系?
(2)音叉发出的声波的示意图如图乙所示,其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系?
答案:(2)质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上。
1.介质(1)定义:波借以 的物质。(2)特点:组成介质的质点之间有 ,一个质点的振动会引起相邻质点的振动。2.机械波机械振动在 中传播,形成了机械波。
3.机械波的特点(1)介质中有机械波传播时,介质本身并不随波一起传播,它传播的只是 这种运动形式。(2)波是传递 的一种方式。(3)波可以传递 。
答案:(1)没有,红色标记只在竖直方向上下振动。
如图所示,手拿绳的一端,上下振动一次,使绳上形成一个凸起状态,随后形成一个凹落状态,可以看到,这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动。如果在绳子上某处做一红色标记,观察这一红色标记的运动。
(1)红色标记有没有随波迁移?
(2)当手停止抖动后,绳上的波会立即停止吗?
答案:(2)不会,当手停止抖动后,波仍向右传播。
要点一 波的形成及特点
(教材第59页“做一做”改编)扇舞是常见的文艺表演形式,扇舞中的一个精美的瞬间造型如图所示,表演者排成一行,从左边第一名表演者开始,手持扇子周期性地下蹲、起立,旁边的表演者重复他的动作,只是后边的一名总比前边的一名稍迟一点,这样就会看到上下起伏的扇子形成的波沿着队伍传播开来,形成优美的波浪造型。
根据以上情境探究以下问题。探究:(1)要形成“扇子波浪”,是否需要一名表演者手持扇子先振动起来?
答案:(1)是需要有一名表演者手持扇子先振动起来。
根据以上情境探究以下问题。探究:(2)后一名表演者与前一名表演者相比,他们的运动有何异同?
答案:(2)前一名表演者带动后一名表演者运动,都同样振动,但后一名表演者比前一名表演者节奏稍迟。
(3)“扇子波浪”沿水平方向传播,扇子随“扇子波浪”迁移了吗?
答案:(3)没有,扇子只是上下振动。
2.波的特点(1)振幅:像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波,若不计能量损失,各质点的振幅相同。(2)周期:各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同。(3)步调:离波源越远,质点振动越滞后,但每一个质点的起振方向与波源起振方向相同。
(4)立场:各质点只在各自的平衡位置附近振动,并不随波迁移。(5)形式:机械波向前传播的是振动这种运动形式,同时也传递能量和信息。3.振动和波动的联系(1)振动是波动的原因,波动是振动的结果;有波动必然有振动,有振动不一定有波动。(2)波动中各质点振动的性质、频率和振幅与波源相同。
[例1] (多选)在一条软绳上选18个等间距的质点,质点1在外力作用下首先向上振动,其余质点在相互作用力的带动下依次振动,从而形成简谐波,由波的形成及图可知,下列说法中正确的是( )A.质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的,因此每个质点均做受迫振动B.每个质点开始运动后,均在水平方向做匀速运动,在竖直方向做简谐运动C.绳上的每一个质点开始振动时,方向都向上,振动周期都相同D.绳上波的传播过程也是能量的传递过程,每个质点均做等幅振动,故每个质点的机械能守恒
解析:每个质点开始振动后,只在竖直方向做简谐运动,水平方向上不随波迁移,B错误;波的传播过程也是能量的传递过程,每个质点均做受迫振动,合外力不为零,故每个质点的机械能并不守恒,D错误。
波动过程中介质中各质点的运动特点波动过程中介质中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同,其运动特点可用三句话来描述:(1)先振动的质点带动后振动的质点;(2)后振动的质点重复前面质点的振动;(3)后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点的振动状态。概括起来就是“带动、重复、落后”。
[即时训练1] 沿绳传播的一列横波,当波源突然停止振动时(设绳无限长,且波传播过程无能量损失)( )A.绳上各质点同时停止振动,波同时消失B.离波源较近的质点先停止振动,直到所有质点全部停止振动C.离波源较远的质点先停止振动,直到所有质点全部停止振动D.前一质点的振动带动相邻后一质点振动,这种振动将由近及远向前传播,不会停止
解析:当波源振动时,通过介质将波源的振动形式传递出去的同时,将能量也传递出去了。当波源停止振动后,传出去的能量不会消失,当没有其他阻力时,这种波的形式和能量继续存在并将继续传递下去,所以A、B、C都错误。
地震是重大的自然灾害,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。请探究以下问题。探究:(1)地震波是横波还是纵波?
答案:(1)地震波既有横波成分也有纵波成分。
(2)横波与纵波的根本区别是什么?
答案:(2)横波与纵波的根本区别是质点的振动方向与波的传播方向之间的关系。
2.特别提醒(1)绳波和声波分别是典型的横波和纵波,水波是比较复杂的机械波,不是横波。(2)在纵波中各质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上,而不是方向相同。
[例2] (多选)横波和纵波的区别是( )A.横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直,纵波中质点的振动方向与波的传播方向相同或相反B.纵波不能在空气中传播C.横波形成波峰和波谷,纵波形成疏部和密部D.横波中质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上,纵波中质点的振动方向与波的传播方向垂直
解析:对于纵波,质点的振动方向与波的传播方向可能相同,也可能相反,A正确,D错误;声波是纵波,能在空气中传播,B错误;横波形成波峰和波谷,纵波形成疏部和密部,C正确。
[即时训练2] 有关纵波与横波,下列说法正确的是( )A.振源上下振动形成的波是横波B.振源水平振动形成的波是纵波C.波沿水平方向传播,质点上下振动,这类波是纵波D.质点沿水平方向振动,波沿水平方向传播,并且质点的振动方向与波的传播方向平行,这类波是纵波
解析:不论振源是沿水平方向振动,还是沿竖直方向振动,只要振动方向与波的传播方向垂直,则为横波;若振动方向与波的传播方向在同一条直线上,则为纵波。则A、B、C错误,D正确。
要点三 质点振动方向的判定
波峰,正在向上运动,质点10、14未运动。
“带动法”判定质点的振动方向(1)原理:先振动的质点带动邻近的后振动的质点。(2)方法:在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′,P′为先振动的质点,若P′在P上方,则P向上运动,若P′在P下方,则P向下运动,如图所示。
[例3] 如图所示是以质点P为振源的机械波沿着一条固定的轻绳传播到质点Q的波形图,则质点P刚开始振动时的方向为( )A.向上 B.向下C.向左 D.向右
解析:由于是波源带动了后面的质点依次振动,且后面的质点总是重复前面质点的振动状态,所以介质中各质点开始振动时的方向都与波源开始振动时的方向相同。此时波刚传播至Q点,Q点此时的振动状态即与波源P开始振动时的状态相同。由波的传播特点可知Q点此时是向上运动的,所以波源P点刚开始振动时的方向也向上。
[即时训练3] 一列横波沿绳子向右传播,某时刻绳子形成如图所示的形状,对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点,下列说法正确的是( )A.质点B向右运动B.质点D和质点F的速度方向相同C.质点A和质点C的速度方向相同D.从此时算起,质点B比质点C先回到平衡位置
解析:波传播时,离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动,并跟随着近的质点振动,D跟随C向上运动,F跟随E向下运动,同理,A向下运动,C向上运动,由此可知选项B、C错误;由于此时B和C都向上运动,所以B比C先到达最大位移处,并先回到平衡位置,选项A错误,D正确。
1.把闹钟放在密闭的玻璃罩内,在玻璃罩外仍然可以听到闹钟的铃声。但如果将玻璃罩内的空气用抽气机抽出去,就听不到闹钟的铃声。这说明( )A.声波是纵波B.抽去玻璃罩内的空气后,闹钟不再响铃了C.气体和固体都能传播声音D.声波也能在真空中传播
解析:根据题中叙述的现象,无法说明声波是纵波,选项A错误;抽去玻璃罩内的空气,不会使闹钟停止响铃,选项B错误;抽去玻璃罩内的空气前,在玻璃罩外仍然可以听到闹钟的铃声,说明玻璃罩和空气都能传播声音,选项C正确;抽去玻璃罩内的空气后,就听不到闹钟的铃声,说明声波不能在真空中传播,选项D错误。
2.如图所示为一简谐横波在某一时刻的波形图,此时质点A正向上运动,如图中箭头所示。由此可断定此横波( )A.向右传播,且此时质点B正向上运动B.向右传播,且此时质点C正向下运动C.向左传播,且此时质点D正向上运动D.向左传播,且此时质点E正向下运动
解析:根据质点A正向上运动,可判定此列波向左传播(后一质点的振动总是落后于前一质点的振动),根据同一原则可断定质点D和质点E都正向上运动。故选项C正确。
3.已知地震波分三种:横波(S波),波速vS=4.5 km/s,纵波(P波),波速vP=9.9 km/s,面波(L波),vL
解析:(1)纵波的速度最快,所以纵波最先到达,在甲图中地震发生时最先剧烈振动的是B。
(2)台中市地震观测台记录到的地震曲线如图乙所示,由图可知三种波形各对应的地震波类型:a为 波,b为 波,c为 波。(均选填“S”“P”或“L”)
解析:(2)纵波的速度最快,横波次之,面波速度最小,最先到达的是纵波,最后到达的是面波。
答案:(2)P S L
1.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。2.能对波动现象进行分析和推理,认识波的形成过程。3.能区别横波和纵波,知道什么是波峰和波谷、密部和疏部。4.知道机械波的概念和形成机械波的条件。
1.波:振动的 称为波动,简称波。2.波的形成(以绳波为例)(1)一条绳子可以分成一个个小段,这些小段可以看作一个个 的质点,这些质点之间存在着 的作用。(2)当手握绳端上下振动时,绳端带动 的质点,使它也上下振动。这个质点又带动更远一些的质点……绳子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 开始振动。
答案:分别看到沿着竖直方向、水平方向且沿绳向前传播的绳波;它是由离手较近的绳上的质点带动离手较远的绳上的质点振动形成的。
如图所示,用手分别沿着竖直方向、水平方向抖动一端拴在树上的绳子,你看到了什么现象?它是如何形成的?
答案:(1)质点的振动方向与波的传播方向相互垂直。
(1)绳波的示意图如图甲所示,其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系?
(2)音叉发出的声波的示意图如图乙所示,其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系?
答案:(2)质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上。
1.介质(1)定义:波借以 的物质。(2)特点:组成介质的质点之间有 ,一个质点的振动会引起相邻质点的振动。2.机械波机械振动在 中传播,形成了机械波。
3.机械波的特点(1)介质中有机械波传播时,介质本身并不随波一起传播,它传播的只是 这种运动形式。(2)波是传递 的一种方式。(3)波可以传递 。
答案:(1)没有,红色标记只在竖直方向上下振动。
如图所示,手拿绳的一端,上下振动一次,使绳上形成一个凸起状态,随后形成一个凹落状态,可以看到,这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动。如果在绳子上某处做一红色标记,观察这一红色标记的运动。
(1)红色标记有没有随波迁移?
(2)当手停止抖动后,绳上的波会立即停止吗?
答案:(2)不会,当手停止抖动后,波仍向右传播。
要点一 波的形成及特点
(教材第59页“做一做”改编)扇舞是常见的文艺表演形式,扇舞中的一个精美的瞬间造型如图所示,表演者排成一行,从左边第一名表演者开始,手持扇子周期性地下蹲、起立,旁边的表演者重复他的动作,只是后边的一名总比前边的一名稍迟一点,这样就会看到上下起伏的扇子形成的波沿着队伍传播开来,形成优美的波浪造型。
根据以上情境探究以下问题。探究:(1)要形成“扇子波浪”,是否需要一名表演者手持扇子先振动起来?
答案:(1)是需要有一名表演者手持扇子先振动起来。
根据以上情境探究以下问题。探究:(2)后一名表演者与前一名表演者相比,他们的运动有何异同?
答案:(2)前一名表演者带动后一名表演者运动,都同样振动,但后一名表演者比前一名表演者节奏稍迟。
(3)“扇子波浪”沿水平方向传播,扇子随“扇子波浪”迁移了吗?
答案:(3)没有,扇子只是上下振动。
2.波的特点(1)振幅:像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波,若不计能量损失,各质点的振幅相同。(2)周期:各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同。(3)步调:离波源越远,质点振动越滞后,但每一个质点的起振方向与波源起振方向相同。
(4)立场:各质点只在各自的平衡位置附近振动,并不随波迁移。(5)形式:机械波向前传播的是振动这种运动形式,同时也传递能量和信息。3.振动和波动的联系(1)振动是波动的原因,波动是振动的结果;有波动必然有振动,有振动不一定有波动。(2)波动中各质点振动的性质、频率和振幅与波源相同。
[例1] (多选)在一条软绳上选18个等间距的质点,质点1在外力作用下首先向上振动,其余质点在相互作用力的带动下依次振动,从而形成简谐波,由波的形成及图可知,下列说法中正确的是( )A.质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的,因此每个质点均做受迫振动B.每个质点开始运动后,均在水平方向做匀速运动,在竖直方向做简谐运动C.绳上的每一个质点开始振动时,方向都向上,振动周期都相同D.绳上波的传播过程也是能量的传递过程,每个质点均做等幅振动,故每个质点的机械能守恒
解析:每个质点开始振动后,只在竖直方向做简谐运动,水平方向上不随波迁移,B错误;波的传播过程也是能量的传递过程,每个质点均做受迫振动,合外力不为零,故每个质点的机械能并不守恒,D错误。
波动过程中介质中各质点的运动特点波动过程中介质中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同,其运动特点可用三句话来描述:(1)先振动的质点带动后振动的质点;(2)后振动的质点重复前面质点的振动;(3)后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点的振动状态。概括起来就是“带动、重复、落后”。
[即时训练1] 沿绳传播的一列横波,当波源突然停止振动时(设绳无限长,且波传播过程无能量损失)( )A.绳上各质点同时停止振动,波同时消失B.离波源较近的质点先停止振动,直到所有质点全部停止振动C.离波源较远的质点先停止振动,直到所有质点全部停止振动D.前一质点的振动带动相邻后一质点振动,这种振动将由近及远向前传播,不会停止
解析:当波源振动时,通过介质将波源的振动形式传递出去的同时,将能量也传递出去了。当波源停止振动后,传出去的能量不会消失,当没有其他阻力时,这种波的形式和能量继续存在并将继续传递下去,所以A、B、C都错误。
地震是重大的自然灾害,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。请探究以下问题。探究:(1)地震波是横波还是纵波?
答案:(1)地震波既有横波成分也有纵波成分。
(2)横波与纵波的根本区别是什么?
答案:(2)横波与纵波的根本区别是质点的振动方向与波的传播方向之间的关系。
2.特别提醒(1)绳波和声波分别是典型的横波和纵波,水波是比较复杂的机械波,不是横波。(2)在纵波中各质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上,而不是方向相同。
[例2] (多选)横波和纵波的区别是( )A.横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直,纵波中质点的振动方向与波的传播方向相同或相反B.纵波不能在空气中传播C.横波形成波峰和波谷,纵波形成疏部和密部D.横波中质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上,纵波中质点的振动方向与波的传播方向垂直
解析:对于纵波,质点的振动方向与波的传播方向可能相同,也可能相反,A正确,D错误;声波是纵波,能在空气中传播,B错误;横波形成波峰和波谷,纵波形成疏部和密部,C正确。
[即时训练2] 有关纵波与横波,下列说法正确的是( )A.振源上下振动形成的波是横波B.振源水平振动形成的波是纵波C.波沿水平方向传播,质点上下振动,这类波是纵波D.质点沿水平方向振动,波沿水平方向传播,并且质点的振动方向与波的传播方向平行,这类波是纵波
解析:不论振源是沿水平方向振动,还是沿竖直方向振动,只要振动方向与波的传播方向垂直,则为横波;若振动方向与波的传播方向在同一条直线上,则为纵波。则A、B、C错误,D正确。
要点三 质点振动方向的判定
波峰,正在向上运动,质点10、14未运动。
“带动法”判定质点的振动方向(1)原理:先振动的质点带动邻近的后振动的质点。(2)方法:在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′,P′为先振动的质点,若P′在P上方,则P向上运动,若P′在P下方,则P向下运动,如图所示。
[例3] 如图所示是以质点P为振源的机械波沿着一条固定的轻绳传播到质点Q的波形图,则质点P刚开始振动时的方向为( )A.向上 B.向下C.向左 D.向右
解析:由于是波源带动了后面的质点依次振动,且后面的质点总是重复前面质点的振动状态,所以介质中各质点开始振动时的方向都与波源开始振动时的方向相同。此时波刚传播至Q点,Q点此时的振动状态即与波源P开始振动时的状态相同。由波的传播特点可知Q点此时是向上运动的,所以波源P点刚开始振动时的方向也向上。
[即时训练3] 一列横波沿绳子向右传播,某时刻绳子形成如图所示的形状,对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点,下列说法正确的是( )A.质点B向右运动B.质点D和质点F的速度方向相同C.质点A和质点C的速度方向相同D.从此时算起,质点B比质点C先回到平衡位置
解析:波传播时,离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动,并跟随着近的质点振动,D跟随C向上运动,F跟随E向下运动,同理,A向下运动,C向上运动,由此可知选项B、C错误;由于此时B和C都向上运动,所以B比C先到达最大位移处,并先回到平衡位置,选项A错误,D正确。
1.把闹钟放在密闭的玻璃罩内,在玻璃罩外仍然可以听到闹钟的铃声。但如果将玻璃罩内的空气用抽气机抽出去,就听不到闹钟的铃声。这说明( )A.声波是纵波B.抽去玻璃罩内的空气后,闹钟不再响铃了C.气体和固体都能传播声音D.声波也能在真空中传播
解析:根据题中叙述的现象,无法说明声波是纵波,选项A错误;抽去玻璃罩内的空气,不会使闹钟停止响铃,选项B错误;抽去玻璃罩内的空气前,在玻璃罩外仍然可以听到闹钟的铃声,说明玻璃罩和空气都能传播声音,选项C正确;抽去玻璃罩内的空气后,就听不到闹钟的铃声,说明声波不能在真空中传播,选项D错误。
2.如图所示为一简谐横波在某一时刻的波形图,此时质点A正向上运动,如图中箭头所示。由此可断定此横波( )A.向右传播,且此时质点B正向上运动B.向右传播,且此时质点C正向下运动C.向左传播,且此时质点D正向上运动D.向左传播,且此时质点E正向下运动
解析:根据质点A正向上运动,可判定此列波向左传播(后一质点的振动总是落后于前一质点的振动),根据同一原则可断定质点D和质点E都正向上运动。故选项C正确。
3.已知地震波分三种:横波(S波),波速vS=4.5 km/s,纵波(P波),波速vP=9.9 km/s,面波(L波),vL
解析:(1)纵波的速度最快,所以纵波最先到达,在甲图中地震发生时最先剧烈振动的是B。
(2)台中市地震观测台记录到的地震曲线如图乙所示,由图可知三种波形各对应的地震波类型:a为 波,b为 波,c为 波。(均选填“S”“P”或“L”)
解析:(2)纵波的速度最快,横波次之,面波速度最小,最先到达的是纵波,最后到达的是面波。
答案:(2)P S L
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