2018-2019高中物理 第十二章 機(jī)械波 第1節(jié) 波的圖象課件 新人教版選修3-4.ppt

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第十二章,機(jī)械波,〔情景切入〕波是常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，自然界里有各種各樣的波，其中水波、聲波是我們熟悉的。那么，波是怎樣產(chǎn)生的？它有哪些規(guī)律？〔知識(shí)導(dǎo)航〕本章在機(jī)械振動(dòng)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)波動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)。波動(dòng)是振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播而形成的，是自然界中一種普遍的運(yùn)動(dòng)形式。本章通過(guò)波的形成、波的描述、波的圖象、波的傳播規(guī)律、波的反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象來(lái)學(xué)習(xí)波的基礎(chǔ)知識(shí)，了解波的特性，為以后學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。波動(dòng)是以振動(dòng)為基礎(chǔ)的一種運(yùn)動(dòng)形式，它研究的是波的傳播方向上參與波動(dòng)的一系列質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因此機(jī)械波的形成就構(gòu)成了本章的難點(diǎn)，而形象的描繪機(jī)械波傳播的波的圖象是本章的重點(diǎn)。,〔學(xué)法指導(dǎo)〕1．機(jī)械波的概念比較抽象，機(jī)械波的形成過(guò)程不易想象，因此要多做一些實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)理解本章的有關(guān)知識(shí)。2．通過(guò)對(duì)比深化對(duì)機(jī)械波的認(rèn)識(shí)。由于波動(dòng)是以振動(dòng)為基礎(chǔ)的一種運(yùn)動(dòng)，所以運(yùn)用波動(dòng)與振動(dòng)對(duì)比，波的圖象與振動(dòng)圖象對(duì)比，有助于我們?nèi)胬斫鈾C(jī)械波。同時(shí)，在學(xué)習(xí)中應(yīng)注意理解波的形成原理和傳播規(guī)律，對(duì)波動(dòng)圖象分析時(shí)，要特別注意波傳播的雙向性和周期性。3．以波的波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系為基點(diǎn)，以波的圖象為紐帶，學(xué)習(xí)本章。,4．培養(yǎng)空間想象能力和推理能力，本章知識(shí)要求會(huì)畫(huà)出波的形成圖或根據(jù)波的圖象來(lái)描述波的物理量，這就要求我們運(yùn)用空間想象能力正確畫(huà)圖、識(shí)圖，再利用推理能力分析圖。5．關(guān)于波的衍射、干涉、多普勒效應(yīng)的學(xué)習(xí)，要多結(jié)合生活實(shí)例，注意理論聯(lián)系實(shí)際。,第一節(jié)波的形成和傳播,課前預(yù)習(xí),1．波的形成當(dāng)手握繩端上下振動(dòng)時(shí)，繩端_________相鄰質(zhì)點(diǎn)，使它也上下振動(dòng)。這個(gè)質(zhì)點(diǎn)又_________更遠(yuǎn)一些的質(zhì)點(diǎn)……繩子上的質(zhì)點(diǎn)都很快_________起來(lái)，只是后面的質(zhì)點(diǎn)總比前面的質(zhì)點(diǎn)_________開(kāi)始振動(dòng)。2．波的傳播繩端這種上下振動(dòng)的狀態(tài)沿_________傳播出去，稱(chēng)為波的傳播。3．介質(zhì)(1)定義：波借以傳播的_________。(2)組成介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)之間有_________作用，一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)會(huì)引起相鄰質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。,波的形成與傳播,帶動(dòng),帶動(dòng),振動(dòng),遲一些,繩子,物質(zhì),相互,機(jī)械波可分為橫波和縱波兩類(lèi)，其波形及描述對(duì)比如下：,機(jī)械波的分類(lèi),垂直,最高處,最低處,同一直線上,最密,最疏,1．介質(zhì)(1)定義：波借以_________的物質(zhì)。(2)特點(diǎn)：組成介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)之間有____________，一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)會(huì)引起相鄰質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。2．形成機(jī)械振動(dòng)在_________中傳播，形成機(jī)械波。,機(jī)械波,傳播,相互作用,介質(zhì),3．兩個(gè)產(chǎn)生條件(1)要有_________。(2)要有傳播振動(dòng)的_________。4．傳遞的三個(gè)特點(diǎn)(1)介質(zhì)中的機(jī)械波傳播時(shí)，介質(zhì)本身并不隨波一起傳播，它傳播的只有_________這種運(yùn)動(dòng)形式。(2)波是傳遞_________的一種方式。(3)波可以傳遞_________。,振源,介質(zhì),振動(dòng),能量,信息,『判一判』(1)在水平方向傳播的波為橫波。()(2)在機(jī)械波中各質(zhì)點(diǎn)不隨波的傳播而遷移。()(3)機(jī)械波的形成和傳播中，所有質(zhì)點(diǎn)同時(shí)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)停止運(yùn)動(dòng)。()(4)機(jī)械波在傳播過(guò)程中，各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期、起振方向都相同。()(5)縱波指的是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直的波。()(6)橫波中分密部和疏部，縱波中分波峰和波谷。(),,√,,√,,,『選一選』一個(gè)小石子投向平靜的湖面中心，會(huì)激起一圈圈波紋向外傳播，如果此時(shí)水面上有一片樹(shù)葉(如圖)，下列對(duì)樹(shù)葉運(yùn)動(dòng)情況的敘述正確的是()A．樹(shù)葉慢慢向湖心運(yùn)動(dòng)B．樹(shù)葉慢慢向湖岸漂去C．在原處上下振動(dòng)D．沿著波紋做圓周運(yùn)動(dòng)解析：由于波在傳播過(guò)程中，只傳遞振動(dòng)能量和波源所發(fā)出的信息，而各質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，只在各自的位置附近做振動(dòng)，故選C。,C,『想一想』2017年8月8日，四川九寨溝發(fā)生了7級(jí)地震，地震波中既有縱波，又有橫波，而且由地殼傳播時(shí)縱波速度大于橫波速度。在地震時(shí)，當(dāng)?shù)鼐用窀惺艿恼駝?dòng)應(yīng)該是怎樣的？答案：當(dāng)?shù)鼐用袷紫葧?huì)感到上下顛簸，后來(lái)又會(huì)感到在水平方向上左右搖動(dòng)。解析：由縱波的傳播特點(diǎn)：傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向在同一直線上，并且因?yàn)榭v波傳播得快，所以居民首先會(huì)感到上下顛簸。由橫波的傳播特點(diǎn)：波的傳播方向與振動(dòng)方向垂直，且傳播的速度較小，所以橫波傳來(lái)得晚，因此后來(lái)居民又會(huì)感到在水平方向上左右搖動(dòng)。,課內(nèi)探究,藝術(shù)體操也叫韻律體操，是一種藝術(shù)性很強(qiáng)的女子競(jìng)賽體操項(xiàng)目。19世紀(jì)末20世紀(jì)初起源于歐洲。藝術(shù)體操表演項(xiàng)目有很多，絲帶舞表演就是其中之一，如圖所示是一幅絲帶舞的表演圖。(1)絲帶上的各點(diǎn)有沒(méi)有隨波遷移？(2)運(yùn)動(dòng)員的手停止抖動(dòng)后，絲帶上的波會(huì)立即停止嗎？提示：(1)沒(méi)有(2)不會(huì)解析：(1)波傳播的只是振動(dòng)形式，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)本身并不會(huì)隨波遷移。(2)波傳播的是能量，波源停止振動(dòng)，但能量還會(huì)依次向外傳播。,探究一機(jī)械波的形成及特點(diǎn),1．機(jī)械波的形成,2．機(jī)械波的特點(diǎn)(1)機(jī)械波傳播的是振動(dòng)形式、能量和信息，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波傳播而遷移，而是在各自的平衡位置附近振動(dòng)。(2)由于波的形成實(shí)際上是從波源開(kāi)始依次帶動(dòng)介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)參與振動(dòng)，所以各個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在做受迫振動(dòng)，因此各個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期(頻率)與波源的周期(頻率)相同。(3)在不考慮能量損失時(shí)，各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅相同，各質(zhì)點(diǎn)的起振方向都與波源開(kāi)始振動(dòng)的方向相同。,(4)機(jī)械波傳播的是波源的信息我們用語(yǔ)言進(jìn)行交流，是利用聲波傳遞信息。(5)機(jī)械波是一種“集體運(yùn)動(dòng)”波的形成離不開(kāi)介質(zhì)中大量質(zhì)點(diǎn)的集體振動(dòng)，個(gè)別質(zhì)點(diǎn)形不成波。,特別提醒：(1)有波源和有介質(zhì)是形成機(jī)械波的必需條件，二者缺一不可。有振動(dòng)不一定有機(jī)械波，有機(jī)械波一定有振動(dòng)。(2)機(jī)械波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)中的各點(diǎn)不隨波向前遷移，只在各自平衡位置附近做往復(fù)振動(dòng)。,解題指導(dǎo)：由于近波源的質(zhì)點(diǎn)對(duì)相近質(zhì)點(diǎn)有力的作用，使得遠(yuǎn)波源點(diǎn)要重復(fù)近波源質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)；同時(shí)參與波動(dòng)的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置兩側(cè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)具有周期性、對(duì)稱(chēng)性的特點(diǎn)。,解析：由于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，前面的質(zhì)點(diǎn)總是帶動(dòng)后面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，所以后面的質(zhì)點(diǎn)總是滯后于前面的質(zhì)點(diǎn)。各質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)情況，如圖所示。,〔對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1〕科學(xué)探測(cè)表明，月球表面無(wú)大氣層，也沒(méi)有水，更沒(méi)有任何生命存在的痕跡。在月球上，兩宇航員面對(duì)面講話也無(wú)法聽(tīng)到，這是因?yàn)?)A．月球太冷，聲音傳播太慢B．月球上沒(méi)有空氣，聲音無(wú)法傳播C．宇航員不適應(yīng)月球，聲音太輕D．月球上太嘈雜，聲音聽(tīng)不清楚解析：兩宇航員面對(duì)面講話卻無(wú)法聽(tīng)到，說(shuō)明聲波有振源卻傳播不出去，即缺乏聲波傳播的另一條件：沒(méi)有介質(zhì)，故B選項(xiàng)正確。,B,(1)圖甲是繩波，其中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與傳播方向是什么關(guān)系？(2)圖乙是聲波，其中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與傳播方向是什么關(guān)系？提示：(1)相互垂直(2)在一條直線上解析：(1)繩波是橫波(2)聲波是縱波。,探究二橫波與縱波,橫波與縱波的比較,特別提醒：(1)繩波和聲波分別是典型的橫波和縱波，水波是比較復(fù)雜的機(jī)械波，不是橫波。(2)在縱波中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上，而不是方向相同。,機(jī)械波按質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向的關(guān)系可分為橫波和縱波。(1)關(guān)于介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向，下列說(shuō)法正確的是()A．在橫波中二者方向有時(shí)相同B．在橫波中二者方向一定不同C．在縱波中二者方向有時(shí)相同D．在縱波中二者方向一定不同(2)如圖所示，若一列橫波在x軸上傳播，a點(diǎn)是波傳播方向上的某一質(zhì)點(diǎn)，則質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)方向一定上下振動(dòng)嗎？,BC,解題指導(dǎo)：深刻理解質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系，在橫波中二者“相互垂直”的含義，在縱波中二者“在同一直線上”的含義。解析：(1)在橫波中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向相互垂直，所以二者方向一定不同，故A錯(cuò)、B對(duì)，在縱波中二者方向在同一直線上，既可以相同，也可以相反，故C對(duì)、D錯(cuò)。(2)不一定。因?yàn)榇瞬闄M波，可知質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互垂直，此波在x軸上傳播，可知質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)方向應(yīng)在過(guò)a點(diǎn)且垂直于x軸的平面內(nèi)，即質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)方向可沿此平面的任意方向，不一定是上下方向的振動(dòng)。答案：(2)不一定,〔對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2〕(多選)下列關(guān)于橫波與縱波的說(shuō)法中，正確的是()A．聲波一定是縱波B．水波一定是橫波C．地震波既有橫波，也有縱波D．橫波只能在固體中傳播，縱波既可以在固體中傳播，也可以在液體、氣體中傳播解析：聲波可以在空氣中傳播也可以在液體和固體中傳播，空氣中的聲波一定是縱波，而液體、固體中的聲波既可能是縱波，也可能是橫波，故A錯(cuò)；水波既不是橫波，也不是縱波，它的運(yùn)動(dòng)形式比較復(fù)雜，故B錯(cuò)；地震波既有橫波，也有縱波，故發(fā)生地震時(shí)，地面既有上下振動(dòng)，也有左右運(yùn)動(dòng)。C正確；D正確。,CD,素養(yǎng)提升,振動(dòng)與波動(dòng)的比較,(多選)(湖北省襄陽(yáng)市第四中學(xué)2017～2018學(xué)年高二下學(xué)期月考)關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是()A．振動(dòng)是波的成因，波是振動(dòng)的傳播B．振動(dòng)是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，波是許多質(zhì)點(diǎn)聯(lián)合起來(lái)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象C．波的傳播速度就是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度D．波源停止振動(dòng)時(shí)，波立即停止傳播,AB,解析：機(jī)械波的產(chǎn)生條件是有波源和介質(zhì)，由于介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)依次帶動(dòng)由近及遠(yuǎn)傳播而形成波，所以選項(xiàng)A、B正確。波的傳播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均勻介質(zhì)中其速度大小不變，而質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度和方向都隨時(shí)間周期性地發(fā)生變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。波源一旦將振動(dòng)傳播給了介質(zhì)，振動(dòng)就在介質(zhì)中向遠(yuǎn)處傳播，而當(dāng)波源停止振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)在介質(zhì)中仍然繼續(xù)傳播，不會(huì)隨波源停止振動(dòng)而停止傳播，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,