高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 波的形成背景图ppt课件

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目 标 素 养1.知道直线上波的形成过程,形成正确的物理观念,培养科学思维能力。2.知道什么是横波、波峰和波谷,形成正确的物理观念。3.知道什么是纵波、密部和疏部。4.理解什么是机械波,确认波是传播振动形式和传递能量的一种方式。
一、波的形成1.波:振动的传播称为波动,简称波。2.波的形成:以绳波为例(如图所示)。
(1)可以将绳分成一个个小段,这些小段可以看作一个个相连的质点,这些质点之间存在着弹性力的作用。
(2)当手握绳端上下振动时,绳端带动相邻的质点,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迟一些开始振动。(3)这样依次带动下去,绳端这种上下振动的状态就沿绳子传出去,整体上形成了凹凸相间的波形。
微判断1.在绳波的形成和传播中,所有质点同时运动,同时停止运动。(　　)2.在绳波的形成和传播中,所有质点的运动是近似的匀速直线运动。(　　)
二、横波和纵波1.横波与纵波的比较。
2.声波。发声体振动时在空气中产生的声波是纵波,声波不仅能在空气中传播,也能在固体、液体中传播。微思考当地震发生时,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?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。
三、机械波1.介质。波借以传播的物质,叫作介质。2.机械波的定义。机械振动在介质中传播,形成机械波。3.机械波的实质。(1)介质中有机械波传播时,介质本身并不随波一起传播,传播的只是振动这种运动形式。(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。波是传递能量的一种方式。(3)波不但传递能量,而且可以传递信息。
微训练(多选)下列关于机械波的说法正确的是(　　)A.物体做机械振动,一定产生机械波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.机械波传播过程中,某一质点振动的频率不变D.机械波是质点随波迁移,也是振动能量的传递答案:BC
解析:产生机械波必须具备振源和介质,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形成机械波,故选项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前一质点,但振动频率相同,且振动过程中,质点的频率不变,故选项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,离振源远的质点振动的能量,是通过各质点的传递从振源获得的,故选项D错误。
一 机械波的形成及特点
重难归纳1.机械波的形成。
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)步调:离波源越远,质点振动越滞后。(3)运动: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。(4)实质: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.振动和波动的区别与联系。
艺术体操也叫韵律体操,是一种艺术性很强的女子竞赛体操项目。19世纪末20世纪初起源于欧洲。艺术体操表演项目有很多,丝带舞表演就是其中之一,下图是一幅丝带舞的表演图。(1)丝带上的各点有没有随波迁移?(2)运动员的手停止抖动后,丝带上的波会立即停止吗?提示:(1)没有　(2)不会
典例剖析下图是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿直线方向做简谐运动,带动2,3,4,…各个质点依次上下振动,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, 时,1到达最上方,5开始向上运动。
解析:各质点在各时刻的情况如图所示。
规律总结机械波的形成和传播特点1.机械波的形成过程及特点可以概括为“带动、重复、落后”,即前一质点“带动”后一质点振动,后一质点“重复”前一质点的振动形式,并且后一质点的振动“落后”于前一质点。 2.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。 3.要画另一时刻的波的形状,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。
学以致用(多选)某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第6个波峰通过身下的时间间隔为15 s。下列说法正确的是(　　)A.该水面波的频率为3 HzB.水面波是横波,传播时需要介质C.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时能量不会传递出去D.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时振动的质点并不随波迁移
二 横波和纵波的对比
手握轻弹簧的一端,另一端固定,上下抖动弹簧,弹簧形成凹凸相间的形状,如图甲所示。手握轻弹簧一端左右有规律地振动,弹簧便形成疏密相间的形状,如图乙所示。
(1)图甲弹簧振动方向与其形成的波传播方向有什么关系?该种波叫什么波?(2)图乙弹簧振动方向与其形成的波传播方向有什么关系?该种波叫什么波?提示:(1)垂直　横波　(2)在同一直线上　纵波
典例剖析下列关于横波的说法正确的是(　　)A.横波中,质点的振动方向一定与波的传播方向垂直B.横波中,质点的振动方向也可能与波的传播方向在同一直线上C.横波中,波水平向右传播,各个质点一定上下振动D.能形成波峰、波谷的波是横波答案:A解析:横波的传播方向与质点的振动方向垂直,选项A正确,B、C错误;水波有波峰和波谷,但不是横波,选项D错误。
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。 3.纵波可以在固体、液体和气体中传播,而横波不能在气体中传播,严格地说横波只能在固体中传播,水波只是近似为横波。
学以致用下列关于纵波的说法正确的是(　　)A.在纵波中,波的传播方向就是波中质点的移动方向B.纵波中质点的振动方向一定与波的传播方向在一条直线上C.纵波中质点的振动方向一定与波的传播方向垂直D.纵波也有波峰和波谷答案:B
解析:纵波中质点的振动方向与波的传播方向虽然在一条直线上,但质点的振动方向与波的传播方向可能相同,也可能相反,选项B正确,A、C错误;在波动中,横波有波峰和波谷,纵波有密部和疏部,选项D错误。
1.在平静的湖面上漂着一块小木条,现向湖中央扔一石子,圆形波纹一圈圈地向外传播,当波传播到小木条处时,小木条将(　　)A.随波纹漂向湖岸B.在原来位置不动C.向波源处漂动D.在原来位置上下振动答案:D
解析: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,故选项D正确。
2.(多选)关于振动和波的关系,下列说法正确的是(　　)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,波立即停止传播答案:AB
解析:机械波的产生条件是有波源和介质。由于介质中的质点之间相互作用,一个质点的振动带动相邻质点的振动由近及远传播而形成波,所以选项A、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,即波不会立即停止传播,选项D错误。
3.有关纵波与横波,下列说法正确的是(　　)A.波源上下振动形成的波是横波B.波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,这类波是横波D.质点沿水平方向振动,波沿水平方向传播,这类波是纵波答案:C解析:不论波源沿水平方向振动,还是沿竖直方向振动,只要振动方向与波传播方向垂直,则为横波;若振动方向与波传播方向在一条直线上,则为纵波。故选项C正确,A、B、D错误。
4.(多选)下列有关机械振动和机械波的说法正确的是(　　)A.某物体做机械振动,它周围的介质中就一定产生机械波B.波源停止振动后,已形成的机械波仍能在介质中继续传播C.机械波传播的只是机械振动的形式和能量,参与波动的质点并不随波迁移D.振动是变速的,波动是匀速的答案:ABC