版选修3_4.ppt

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1、第十二章 机 械 波 1 波的形成和传播,【自主预习】 1.波的形成和传播: (1)波的形成:当手握绳一端上下振动时,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 上下振动即振动的_称为波动,简称波。,传播,(2)介质: 定义:波借以传播的_。 组成介质的质点之间有_作用,一个质点的振动会引起相邻质点的振动。,物质,相互,2.波的分类:,垂,直,最,高处,最,低处,同一,直线上,最密,最疏,3.机械波: (1)形成:_在介质中传播,形成机械波。 (2)产生条件: 要有_。 要有传播振动的_。,机械振动,波源,介质,(3)特点: 介质中有机械波传播时,介质本身并不随波一起传播

2、, 它传播的只是_这种运动形式。 波是传递_的一种方式。 波可以_,因而人们可用声音(声波)交流。,振动,能量,传递信息,【预习小测】 1.科学探测表明,月球表面无大气层,也没有水,更没有任何生命存在的痕迹。在月球上,两位宇航员面对面讲话也无法听到,这是因为 ( ) A.月球太冷,声音传播太慢 B.月球上没有空气,声音无法传播 C.宇航员不适应月球,声音太轻 D.月球上太嘈杂,声音听不清楚,【解析】选B。两宇航员面对面讲话却无法听到,说明声波有振源却传播不出去,即缺乏声波传播的另一条件,没有介质,故B选项正确。,2.判定横波的条件是 ( ) A.质点在竖直方向振动的波为横波 B.波在水平方向传

3、播的波为横波 C.只有质点振动方向为竖直的,波的传播方向为水平的波为横波 D.只要质点振动方向和波的传播方向垂直的波就是横波,【解析】选D。判定一列波是否是横波的依据是质点的振动方向和波的传播方向是否垂直。,3.如图所示为波沿着一条一端固定的绳子传播到B点时 的波形图,由图可判断出A点开始振动的方向是 ( )A.向左 B.向右 C.向上 D.向下,【解析】选C。由图可知,沿波传播方向B点的左边质点在其上方,B点要重复左边质点的振动,故B向上运动,故振源开始也是向上起振的,C正确。,主题一 波的形成和传播 【互动探究】 如图用手握住绳子的一端上下抖动,就会看到凸凹相间的波向绳的另一端传播出去,形

4、成绳波。请结合图示思考下列问题。,(1)绳上的质点,哪些先振动,哪些后振动? 提示:绳上的质点靠近手的先振动,远离手的后振动。,(2)质点间的振动是如何发生的? 提示:介质质点间存在相互作用力,由于相邻质点间有力的作用,当介质中某一质点发生振动时,就会带动周围的质点振动起来,从而使振动向远处传播,如图:,(3)从振源开始,各个质点做什么振动? 提示:从振源开始,每一个质点都由前面的质点带动而做受迫振动。 (4)绳波在传播时,绳子上的各点是否随波发生迁移? 提示:绳子上的各质点仅在平衡位置附近上下振动,并不随波迁移;波向外传播时,传播出去的是振动的形式和能量。,(5)手停止振动,波会不会立即停止

5、传播? 提示:不会。手停止振动后,传出去的波仍然在传播。,【探究总结】 1.机械波的形成: (1)介质:能够传播机械振动的物质,它可以是固、液、气三态中的任意一种。 (2)平衡位置:在没有外来振动之前,各个质点所在位置称为各自的平衡位置。,(3)波源:首先振动的这个质点即为波源。 (4)传播:由于介质质点间存在着相互作用力,作为波源的质点就会带动周围质点振动,于是振动就在介质中由近及远传播。,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:各质点振动的周期均与波源的振动周期相同。 (3)步调:离波源越远,质点振动越滞后。,

6、(4)运动形式:各质点只在各自的平衡位置附近做往复振动,并不随波迁移。 (5)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。,【典例示范】(2018泰安高二检测)在平静的湖面上 漂着一块小木条,现向湖中央扔一石子,圆形波纹一圈 圈的向外传播,当波传播到小木条处时,小木条将( ) A.随波纹漂向湖岸 B.不动 C.向波源处漂动 D.在原来位置上下振动,【解题指南】解答本题应注意介质中有机械波传播时: (1)介质本身不随波一起传播,只在自己的平衡位置附近振动。 (2)传播的是振动形式和能量。,【解析】选D。介质中有机械波传播时,介质本身并不随波一起传播,介质质点只在自己的平衡位置附近振

7、动,向外传播的只是振动形式和能量,生活中,水面上的一些漂浮物会沿波向外移动,是因为外界另外一些因素的干扰,如风的吹动等,故D正确。,【探究训练】 1.(2018宁波高二检测)在敲响古刹里的大钟时,有的同学发现,停止对大钟的撞击后,大钟仍“余音未绝”,分析原因是 ( ) A.大钟的回声 B.大钟在继续振动,空气中继续形成声波 C.人的听觉发生“暂留”的缘故 D.大钟虽然停止振动,但空气仍在振动,【解析】选B。停止撞钟后,大钟的振动不会立即停止,再振动一段时间后,由于阻力的作用,振动才逐渐停止,故B选项正确。,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

8、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,【解析】选B、C。机械波的形成必须具备两个条件:波源和介质。只有物体做机械振动,而其周围没有传播这种振动的介质,远处的质点不可能振动起来而形成机械波,故A错误。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于前一质点,但振动频率相同,故B、C正确。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通过各质点的传递从波源获得,故D不正确。,【补偿训练】 (多选)关于

9、机械波的形成和传播,下列说法中正确的 是 ( ) A.机械波只能在介质中传播,波源周围如果没有介质,就不能形成机械波 B.离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得迟一些,C.离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得早一些 D.一旦波源振动起来,介质中的各个质点也就立刻振动起来,【解析】选A、C。机械波形成的条件是有波源和介质,两者缺一不可;机械波的形成可表述为离波源近的质点带动离波源远的质点,故离波源近的质点振动得早一些,分析知A、C正确。,【通法悟道】波动过程中质点运动的特点 (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)后面振动质点的振动状态落后于

10、先振动的质点,概括为“带动、重复、落后”。,主题二 波的分类 【互动探究】 1.横波的振动特点和波形特点分别是什么? 提示:横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直,波形特点是凹凸相间的波纹。,2.纵波的振动特点和波形特点分别是什么? 提示:质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上,波形特点是疏密相间的波形。,3.机械横波的传播方向与质点的振动方向垂直,能否认为纵波的传播方向与质点的振动方向是相同的呢? 提示:不能。纵波的传播方向与质点的振动方向在同一直线上,而不是方向相同。,【探究总结】 1.横波与纵波的区别:,2.几种常见的机械波: (1)绳波是典型的横波。 (2)声波是典型的纵波。 (3)

11、水波是比较复杂的机械波,不能简单地认为是横波,但有时将水波理想化为横波。 (4)地震波中既有横波,又有纵波。,【典例示范】 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.波传播距离的远近,【解题指南】解答本题应注意横波和纵波各自的特点: (1)横波质点的振动方向和波的传播方向相互垂直。 (2)纵波质点的振动方向和波的传播方向在一条直线上。,【解析】选C。本题考查的是横波与纵波的分类标准,初学者受相关事例(如绳波、弹簧纵波)的影响,容易认为横波中质点振动方向在竖直方向上,纵

12、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。因此只有选项C正确。,【探究训练】 1.(2018天水高二检测)沿绳传播的一列机械波,当波源突然停止振动时,有 ( ) A.绳上各质点同时停止振动,横波立即消失 B.绳上各质点同时停止振动,纵波立即消失,C.离波源较近的各质点先停止振动,较远的各质点稍后停止振动 D.离波源较远的各质点先停止振动,较近的各质点稍后停止振动 【解析】选C。机械波在向前传播时,各

13、个质点都做着机械振动,一旦振源停止,离振源较近的质点先停止,离振源较远的后停止,故C对。,2.(多选)在机械波传播的某一方向上,关于振动方向和波的传播方向,下列说法正确的是 ( ) A.横波中两者方向有时相同 B.横波中两者方向一定不同 C.纵波中两者方向有时相同 D.纵波中两者方向一定相同,【解析】选B、C。在机械波传播的某一方向上,横波的传播方向和振动方向垂直,故两者方向一定不同,而纵波的传播方向和振动方向在同一直线上,故有时两者相同,有时相反。故B、C正确。,【补偿训练】 关于横波与纵波,下列说法中正确的是 ( ) 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

14、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】选C。横波是质点振动方向和波传播方向相互垂直的波,纵波是质点振动方向和波传播方向在同一直线上的波。由定义可知,只有C正确。,【通法悟道】横波和纵波的判断方法 (1)横波的质点振动方向和波的传播方向相互垂直。 (2)纵波的质点振动方向和波的传播方向在同一直线上。 (3)横波有波峰和波谷,纵波有疏部和密部。,主题三 机械波 【互动探究】 1.有机械振动就一定能形成机械波吗? 提示:不一定。有机械振动还必须有传播振动的介质。 2.机械波在传播过程中,质点也随之向外传播吗? 提示:波传播

15、的是一种振动形式,质点并不随波迁移。,3.比较振动和波动,完成表格。,单个,大量,平衡位置,平衡位置,变加速,匀速,保持不变,能量,【探究总结】 机械振动与机械波的比较,【典例示范】 (多选)关于机械振动和机械波,下列说法中正确的 是 ( ) A.有机械振动必有机械波 B.有机械波必有机械振动 C.机械振动在真空和介质中传播均能形成机械波 D.参与振动的质点的振动频率是由振源决定的,与介质的性质无关,【解题指南】解答本题应注意以下三点: (1)形成机械波必须有机械振动和介质。 (2)机械波不能在真空中传播。 (3)参与振动的质点都做受迫振动,频率都等于波源的频率。,【解析】选B、D。机械振动在

16、介质中传播形成机械波,故有机械波必有机械振动,有机械振动未必有机械波,故A错误,B正确;机械波的形成需具备两个条件:波源和介质,故C错误;由于参与振动的各质点都在重复振源质点的振动,所以各质点的振动频率等于振源质点的振动频率,故D正确。,【探究训练】 1.(多选)(2018大连高二检测)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】选A、B。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,由近及远传

17、播而形成波,所以选项A和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停止传播,即波不会停止传播,选项D错误。,2.一列简谐横波在介质中传播,当波源质点突然停止振 动时,介质中其他质点的振动及能量传递的情况是( ) A.所有质点都立即停止振动 B.已经振动的质点将继续振动,未振动的质点则不会振 动 C.能量将会继续向远处传递 D.能量传递随即停止,【解析】选C。当波源质点突然停止振动时,已经振动的质点将继续振动并带动未振动的质点,从而将波源的振动形式和能量继续传播出去,所以只有C正确。,【补偿训练】 (多选)下列说法中正确的有 ( ) A.声波在空气中传播时是纵波,在水中传播时是横波 B.波不但传递能量,还能传递信息 C.发生地震时,由震源传出的波中既有横波又有纵波 D.一切机械波的传播都需要介质,【解析】选B、C、D。声波在空气中和水中传播时都是纵波,故A错误。波不仅传递能量,还传递信息;地震波既有横波又有纵波;机械波传播需要介质,所以B、C、D正确。,【课堂小结】,