高中物理第十二章机械波12.1波的形成和传播课件新人教版(3)选修3-4.ppt

1、第十二章 机械波第第1 1节节 波的形成和传播波的形成和传播 声波声波水波水波绳绳波波光波光波电磁波电磁波地地震波震波生活中无处不在的波生活中无处不在的波1.1.通过实验演示和分析讨论，让学生认识机械波通过实验演示和分析讨论，让学生认识机械波的的形成形成过程过程和和产生条件产生条件。2 2.了解了解横波横波和和纵波纵波的概念及特点的概念及特点,知道二者的区别。知道二者的区别。3 3.理解理解波动波动和和振动振动的联系和区别。的联系和区别。4 4.知道波传播的是知道波传播的是振动形式振动形式和和能量能量，波可以传播信息。，波可以传播信息。波：振动的传播过程波：振动的传播过程由波源向外（由近及远）

2、的传播过程由波源向外（由近及远）的传播过程前面的质点先振动前面的质点先振动新 课 内 容新 课 内 容绳波的形成过程分析：绳波的形成过程分析：1 1.绳子可看成由很多微小部分组成，每一部分均可看成绳子可看成由很多微小部分组成，每一部分均可看成_。2.2.无外来扰动前，各个质点排在同一直线上，各质点所在位置称为各无外来扰动前，各个质点排在同一直线上，各质点所在位置称为各自的自的_。3.3.外来扰动首先引起绳中某一质点振动，首先振动的质点称为外来扰动首先引起绳中某一质点振动，首先振动的质点称为_。质点质点平衡位置平衡位置波源波源新 课 内 容新 课 内 容绳波的形成过程分析：绳波的形成过程分析：4

3、.4.各质点之间存在着各质点之间存在着_，波源质点，波源质点_邻近质点振动。邻近质点振动。5._5._的的振动形式振动形式由近及远由近及远传播出去形成传播出去形成_。相互作用力相互作用力带动带动波源波源机械波机械波结论：结论：波源振动波源振动起来时，起来时，带动带动相邻的质点振动，这相邻的质点振动，这个质点又个质点又带动带动更远的质点振动，这样更远的质点振动，这样波源的振动波源的振动就就传播出去了，形成机械波。传播出去了，形成机械波。如：如：介质中各个质点是不是同时起振？介质中各个质点是不是同时起振？起振方向与波源起振方向什么关系？起振方向与波源起振方向什么关系？波向右传播，质点是不是也向右迁

4、移？波向右传播，质点是不是也向右迁移？观察与思考：波的形成和传播有哪些特点？观察与思考：波的形成和传播有哪些特点？新 课 内 容新 课 内 容新 课 内 容新 课 内 容1.1.介质各个质点介质各个质点不是不是同时起振，离波源近的质点振动的同时起振，离波源近的质点振动的早早。2.2.每个质点每个质点开始起振方向开始起振方向均与波均与波源起振方向源起振方向相同。相同。3.3.质点只在平衡位置振动，并质点只在平衡位置振动，并不随波迁移不随波迁移。4.4.波传播的是波传播的是振动形式振动形式和和能量能量,且能且能传递信息传递信息。5.5.传播过程中各质点的振动都是传播过程中各质点的振动都是受迫振动受

5、迫振动，驱动力来源于，驱动力来源于波源，各质点振动频率都波源，各质点振动频率都等于等于波源频率。波源频率。带动性带动性 滞后性滞后性 重复性重复性质点的质点的振动方向振动方向与波的与波的传播方向传播方向垂直。垂直。2.2.横波的特点：横波的特点：波峰波峰 波谷波谷1.1.横波：横波：新 课 内 容新 课 内 容横波也叫凹凸波。横波也叫凹凸波。质点的质点的振动方向振动方向与波的与波的传播方向传播方向在一条直线上。在一条直线上。4.4.纵波的特点：纵波的特点：疏部疏部 密部密部3.3.纵波：纵波：纵波新 课 内 容新 课 内 容纵波也叫疏密波纵波也叫疏密波波峰波谷疏部密部l声波是纵波；声波是纵波；

6、l地震波既有横波又有纵波。地震波既有横波又有纵波。l水波既不是横波也不是纵波，叫做水纹波。其特点水波既不是横波也不是纵波，叫做水纹波。其特点较接近横波。较接近横波。新 课 内 容新 课 内 容机械振动在介质中的传播形成机械波。机械振动在介质中的传播形成机械波。同时存在同时存在波源波源和和介质介质1.1.介质和波源：介质和波源：介质介质借以传播波的物质借以传播波的物质波源波源介质中介质中最早最早开始开始振动振动的质点的质点2 2机械波：机械波：3 3机械波的产生条件机械波的产生条件:有振动不一定存在波，有波一定存在振动有振动不一定存在波，有波一定存在振动注意注意:新 课 内 容新 课 内 容4.

7、4.传播特点：传播特点：机械波向外传播的是机械波向外传播的是波波源的振动形式源的振动形式，介质中介质中各质点各质点不随波发生迁移。不随波发生迁移。（1 1）轨迹：轨迹：各个质点均在自己的各个质点均在自己的平衡位置附近平衡位置附近做简做简谐振动。谐振动。（2 2）步调：步调：在波的传播方向上各质点在波的传播方向上各质点依次依次开始振动开始振动（滞后性）（滞后性）新 课 内 容新 课 内 容周期：周期：各质点振动周期都各质点振动周期都等于波等于波源的振动周期源的振动周期(受迫受迫振动振动)新 课 内 容新 课 内 容振幅：振幅：各质点振幅各质点振幅相同相同（不计能量损失）（不计能量损失）起振：起振

8、：各质点起振方向各质点起振方向都相同都相同（同波源起振方向）（同波源起振方向）5.5.质点振动的特征：质点振动的特征：6.6.能量特点：能量特点：波是传递能量的一种方式。波是传递能量的一种方式。波向外传播的是波源的波向外传播的是波源的振动形式振动形式(向外传递信息和能量向外传递信息和能量)新 课 内 容新 课 内 容 1 1区别区别（1 1）研究对象不同）研究对象不同振动研究的是单个质点的振动研究的是单个质点的往复运动；波动研究的是介质中大量质点的某一往复运动；波动研究的是介质中大量质点的某一时刻的集体振动。时刻的集体振动。（2 2）运动性质不同）运动性质不同各质点的振动是变加速运各质点的振动

9、是变加速运动；而机械波在同种均匀介质中的传播是匀速直动；而机械波在同种均匀介质中的传播是匀速直线运动。线运动。新 课 内 容新 课 内 容2 2联系：联系：（1 1）周期性：波动质点周期等于波源质点的振动周期）周期性：波动质点周期等于波源质点的振动周期（2 2）从介质的某一质点来看，所呈现的现象是振动；）从介质的某一质点来看，所呈现的现象是振动；从介质的整体来看，所呈现的现象是波动。从介质的整体来看，所呈现的现象是波动。（3 3）振动是波动的必要条件，但有振动不一定存在波动。）振动是波动的必要条件，但有振动不一定存在波动。（4 4）波动是振动形式（信息）的传播过程。）波动是振动形式（信息）的传

10、播过程。类类别别振动振动波动波动运运动动现现象象运运动动成成因因联联系系单个质点所表现出的周期性运动大量质点共同表现出的周期性运动质点受到指向平衡位置的回复力作用介质中相邻质点间存在相互作用的弹力振动是波动的起因,波动是振动的传播1 1、机械波：、机械波：2 2、产生条件：、产生条件：同时存在同时存在和和3 3、机械波的形成过程：、机械波的形成过程：1 1、横波：、横波：质点振动方向与波的传播方向垂直。质点振动方向与波的传播方向垂直。2 2、纵波：、纵波：质点振动方向与波的传播方向在同一直线上质点振动方向与波的传播方向在同一直线上有波峰、波谷。有波峰、波谷。有疏部、密部。有疏部、密部。机械振动

11、在介质中的传播机械振动在介质中的传播,形成机械波形成机械波3 3、声波是纵波、声波是纵波4 4、地震波既有横波又有纵波、地震波既有横波又有纵波1、机械波向外传播的是、机械波向外传播的是振动形式振动形式，各质点不随波发生迁移，各质点不随波发生迁移（1 1）波传播时，各个质点在自己的平衡位置附近往复振动）波传播时，各个质点在自己的平衡位置附近往复振动（2 2）在波的传播方向上各质点）在波的传播方向上各质点依次开始振动依次开始振动先振动质点先振动质点后一质点后一质点 后一质点后一质点前一质点振动前一质点振动后一质点后一质点于前一质点于前一质点 每一质点的每一质点的起振起振方向都方向都2、波是传播振动

12、形式和能量的一种方式，波是信息波是传播振动形式和能量的一种方式，波是信息的载体。的载体。1 1区别区别 振动是振动是一个质点一个质点的往复运动，而波动是介的往复运动，而波动是介质中质中许多质点许多质点的集体运动的集体运动2 2联系联系（1 1）都是周期性的运动：波动周期等于质点的振动）都是周期性的运动：波动周期等于质点的振动周期周期（2 2）从）从某一质点某一质点来看，所呈现的现象是振动，从来看，所呈现的现象是振动，从整整体体来看，所呈现的现象是波动来看，所呈现的现象是波动（3 3）振动（波源）是形成波动的必要条件，但有振）振动（波源）是形成波动的必要条件，但有振动不一定存在波动动不一定存在波

13、动（4 4）波动是振动形式（能量、信息）的传播过程）波动是振动形式（能量、信息）的传播过程【例【例1 1】日常生活中，发现皮球掉入池塘里，能否通过往】日常生活中，发现皮球掉入池塘里，能否通过往池塘丢入石块，借助石块激起的水波把球冲到岸边？池塘丢入石块，借助石块激起的水波把球冲到岸边？解析：解析：不能向水中投入石块，水面受到石块的撞击不能向水中投入石块，水面受到石块的撞击开始振动，形成水波向四周传去。但是，每个参与振开始振动，形成水波向四周传去。但是，每个参与振动的水滴只是上下振动并不向外迁移，所以皮球也仅动的水滴只是上下振动并不向外迁移，所以皮球也仅仅是上下振动而不会向岸边运动。仅是上下振动而

14、不会向岸边运动。【例【例2 2】如图是一列向右传播的横波在某时刻的情况，在如图是一列向右传播的横波在某时刻的情况，在波中标出波中标出A A、B B、C C、D D、E E五个质点在此时刻的振动方向。五个质点在此时刻的振动方向。ABCDE答案：答案：A A点振动的方向向下，点振动的方向向下，B B点振动的方向向上，点振动的方向向上，C C点的振动方向向上，点的振动方向向上，D D点的振动方向与点的振动方向与B B、C C相同，相同，E E点点的振动方向向下。的振动方向向下。1.1.有关机械波的论述，下列说法正确的是：有关机械波的论述，下列说法正确的是：A A、在机械波的形成过程中介质中的质点随波

15、一起迁、在机械波的形成过程中介质中的质点随波一起迁移；移；B B、机械波传播的是机械振动的振动形式；、机械波传播的是机械振动的振动形式；C C、介质中的各个质点的周期不同；、介质中的各个质点的周期不同；D D、机械波传播的是振源的振动能量，它是能量传播、机械波传播的是振源的振动能量，它是能量传播的一种方式。的一种方式。BDBD2.2.有关机械波的论述，下列说法正确的是：有关机械波的论述，下列说法正确的是：A.A.各质点都在各自的平衡位置附近振动各质点都在各自的平衡位置附近振动B.B.相邻质点间必有相互作用力相邻质点间必有相互作用力C.C.前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一前一质点的振

16、动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必落后于前一质点质点的振动必落后于前一质点D.D.各质点也随波的传播而迁移各质点也随波的传播而迁移ABCABC3.3.一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图所示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，对此时绳上的形状，对此时绳上A A、B B、C C、D D、E E、F F六个质点（六个质点（）A.A.它们的振幅相同它们的振幅相同B.B.该时刻质点该时刻质点D D和和F F的速度方向相同的速度方向相同C.C.质点质点A A和和C C的开始振动的速度方向一定相同的开始振动的速度方向一定相同D.D.从此时算起，质点从此时算起，质点B B比

17、比C C先回到平衡位置先回到平衡位置E.E.该时刻质点该时刻质点D D的速度方向向右的速度方向向右ACDACD 4.4.关于横波和纵波，下列说法中正确的是关于横波和纵波，下列说法中正确的是 ()()A.A.质点作上下振动的波叫纵波质点作上下振动的波叫纵波B.B.沿水平方向传播的波叫横波沿水平方向传播的波叫横波C.C.质点的振动方向与波的传播方向在同一条线上的波叫纵质点的振动方向与波的传播方向在同一条线上的波叫纵波波D.D.区分纵、横波的依据是质点振动方向和波传播方向关系区分纵、横波的依据是质点振动方向和波传播方向关系CD 5.5.关于振动和波的关系，下列说法中正确的是关于振动和波的关系，下列说

18、法中正确的是()()A.A.振动是波的成因，波是振动的传播振动是波的成因，波是振动的传播B.B.振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联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合起来呈现的运动现象C.C.波的传播速度就是质点振动的速度波的传播速度就是质点振动的速度D.D.波源停止振动时，波立即停止传播波源停止振动时，波立即停止传播CD 6.6.一列横波在某时刻的波形图象如图所示，此时质点一列横波在某时刻的波形图象如图所示，此时质点F F的运动方向向下，则下列说法正确的是的运动方向向下，则下列说法正确的是()()A.A.波水平向右传播波水平向右传播B.B.质点质点H

19、H与质点与质点F F的运动方向相同的运动方向相同C.C.质点质点C C比质点比质点B B先回到平衡位置先回到平衡位置D.D.此时刻质点此时刻质点C C的加速度为零的加速度为零【典例【典例1 1】如图所示】如图所示,是某绳波形成过程的示意图是某绳波形成过程的示意图.质点质点1 1在在外力作用下沿垂直直线方向做简谐运动外力作用下沿垂直直线方向做简谐运动,带动带动2 2、3 3、44各各个质点依次上下振动个质点依次上下振动,把振动从绳的左端传到右端把振动从绳的左端传到右端.已知已知t=0t=0时时,质点质点1 1开始向上运动开始向上运动,t=,t=时时,1,1到达最上方到达最上方,5,5开始向开始向

20、上运动上运动.问问:T4(1)t=(1)t=时时,质点质点8 8、1212、1616的运动状态的运动状态(是否运动、运动方是否运动、运动方向向)如何如何?(2)t=(2)t=时时,质点质点8 8、1212、1616的运动状态如何的运动状态如何?【解题指导】【解题指导】(1)(1)波的形成和传播过程中，前一质点带动波的形成和传播过程中，前一质点带动后一质点振动，后一质点重复前一质点的振动规律后一质点振动，后一质点重复前一质点的振动规律.(2)(2)各质点的振动规律相同，只是振动的先后不同各质点的振动规律相同，只是振动的先后不同.T23T4【标准解答】标准解答】各质点在各时刻的情况各质点在各时刻的

21、情况.如图所示如图所示.(1)(1)由甲图可知由甲图可知,t=,t=时时,质点质点8 8未达到波峰未达到波峰,正在向上振动正在向上振动,质点质点1212、1616未振动未振动.(2)(2)由乙图可知由乙图可知,t=,t=时时,质点质点8 8正在向下振动正在向下振动,质点质点1212向上向上振动振动,质点质点1616未振动未振动.T23T4【规律方法】【规律方法】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期相同,其运动特点可用三句话来描述其运动特点可用三句话来描述,即先振动的质点即先振动的质点带动后振动的质点带动后振动的质点;后振动的质点重复前面质点的振动后振动的质点重复前面质点的振动;后面振动质点的振动状态落后于先振动的质点后面振动质点的振动状态落后于先振动的质点.概括起概括起来就是来就是“带动、重复、落后带动、重复、落后”.【互动探究】【互动探究】t=Tt=T时时,质点质点8 8、1212、1616的运动状态如何的运动状态如何?【解析】【解析】由图可知由图可知,t=T,t=T时时,质点质点8 8、1212正在向下振动正在向下振动,质质点点1616向上振动向上振动.