高中物理第1节 波的形成和描述背景图ppt课件

这是一份高中物理第1节 波的形成和描述背景图ppt课件，共36页。PPT课件主要包含了新课引入，实验与探究，观察绳波的产生和传播，知能提升，波的图像，波的特征，讨论与交流，典例精析，课堂小结，跟踪练习等内容，欢迎下载使用。

了解纵波和横波的区别以及波峰、波谷、密部和疏部等概念
随着一滴滴晶莹剔透的水珠落向平静的水面，水面上出现了一圈圈波纹，逐渐向远处扩散开来。波是怎样形成与传播的？本节我们将学习波的形成、分类及描述波的物理量
如图，取一条较长的软绳，一端系在墙上，另一端用手握住，分别在下列情况下会出现什么现象：向上抖动一次；向下抖动一次；上下抖动一次；持续上下抖动；
现象：向上抖动一次，可以看到绳上形成一个凸起部分，这个凸起部分向另一端传去；向下抖动一次，可以看到绳上形成一个凹下部分，这个凹下部分也向另一端传去；连续向上、向下抖动长绳，可以看到一列波产生和传播的情形。
1.机械波：机械振动在介质中传播形成的波
3.介质：传播机械振动的媒介。例如：绳子、丝带
4.形成机械波的两个条件：
绳子各部分看成许多质点组成，各部分之间存在着相互作用的弹力
沿波的传播方向上后一个质点比前一个质点落后一段时间，质点依次被带动
1.绳上各点有没有随波迁移？波传播的是什么？
2.绳上各点是同时起振的吗？绳上各点振动步调一致吗？起振方向相同吗？
3.绳上各点振动频率相同吗？
质点只在平衡位置附近振动，不随波迁移。
离振源近的质点先起振，前带后，后跟前，绳上各点振动步调不一致，各质点的起振方向与振源起振方向相同。
各质点的振动都是受迫振动，频率均等于振源频率。
机械波是传递振动形式和能量的一种方式。
波在传递振动的同时，也将波源的能量传递出去。
1.横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波.
①特征：凸凹相间，具有交替出现的波峰和波谷.
2.纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上的波 .
②可在固体、液体和气体中传播.
①特征：疏密相间，有交替出现的密部和疏部.
发声体振动时在空气中产生的声波是纵波。例如振动的音叉，它的叉股向一侧振动时，压缩邻近的空气，使这部分空气变密，叉股向另一侧振动时，又使这部分空气变得稀疏。这种疏密相间的状态向外传播就形成声波。声波传入人耳，使鼓膜振动，就引起声音的感觉。声波不仅能在空气中传播，也能在液体、固体中传播。
有的波，既包含横波，又包含纵波，如地震波。在震中附近，横波引起地面水平晃动，纵波引起地面上下颠簸。
因为纵波在地球内部的传播速度大于横波，所以地震时，人们一般先感觉到上下颠簸，然后才感觉到有很强的水平晃动。横波是地震造成破坏的主要原因。
下图是根据一张绳上横波的照片画出的图，记录了绳上各质点在该时刻的具体位置。如果建立直角坐标系，把该时刻绳上各质点的具体位置反映在坐标系中，就可以得到这一时刻绳子上波的图像。
1.用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置.
2.用纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移.
3.在xy坐标平面上画出某时刻各质点偏离平衡位置的位移.
4.波的图像的画法：将某时刻各质点偏离平衡位置的位移矢量的末端用光滑的曲线连接起来。
5.图像的特点：如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波。
6.波峰：在波的传播方向上达到正向最大位移的质点。
7.波谷：在波的传播方向上达到反向最大位移的质点。
表示一个质点在各个时刻对平衡位置的位移
表示某一时刻各个质点对平衡位置的位移
表示各个质点的平衡位置
振动质点对平衡位置的位移
各个质点对平衡位置的位移
随时间延伸，原有部分不变
整个波形沿波的传播方向随时间平移
同一均匀介质中，波形作匀速直线运动，各质点作简谐运动
1.波长：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，叫作波长。
（2）单位：m
2.横波中相邻两个波峰（或波谷）之间的距离等于波长
3.纵波中相邻两个密部（或疏部）之间的距离等于波长
一列波在不同介质中传播时，其频率（或周期）、波长及波速哪个会改变？哪个不会改变？
波从一种介质进入另一种介质传播时，频率（或周期）不变，波长与波速会改变。
机械波在介质中的传播速度由介质的性质决定。
如图是t时刻波的图像，波以一定的速度v在介质中传播。
经过Δt的时间，波的图像沿波的传播方向运动了Δx=vΔt 的距离
如果Δt=T，波的图像会如何？
例1. (多选)下列关于横波、纵波的说法正确的是(　　 )A.横波中，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷B.质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫纵波C.横波和纵波传播的是振动这种运动形式，质点并不随波迁移D.沿横向传播的波叫横波，沿纵向传播的波叫纵波E.沿横向传播的波叫纵波，沿纵向传播的波叫横波
解析：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波，质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波；横波具有波峰和波谷，两种波传播的是振动这种运动形式，质点并不随波迁移，A、B、C正确。
例2.（多选）如图是一列简谐横波某时刻波的图像，Q、P、N 是波的传播方向上的三个质点，此时刻三个质点到各自平衡位置的距离相等，并且质点P 正加速运动，则( 　 )A.此时刻，质点Q 正加速运动B.此时刻，质点N 正加速运动C.再过半个周期，质点Q 正加速运动D.再过半个周期，质点N 正加速运动
解析：因为题图所示时刻质点P正在加速运动，即向下运动靠近平衡位置，根据“上下坡”法判断可知波向左传播，此时Q向上运动，处于减速状态；N向上运动，处于加速状态，A错误，B正确；再过半个周期，Q向下运动，处于减速状态，N向下运动，处于加速状态，C错误，D正确。
一、波的形成与传播：波源+介质
二、波的分类：横波和纵波
三、波的描述：波的图像、波的特征
1.(多选)关于横波和纵波，下列说法正确的是(　 )A.对于纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反B.对于横波，质点的运动方向与波的传播方向一定垂直C.形成纵波的质点随波一起迁移D.空气介质只能传播纵波
解析：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波是横波，质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上的波是纵波；纵波质点的运动方向与波的传播方向有时相同，有时相反，A、B项正确；无论横波还是纵波，质点都不随波迁移，C项错误；横波不能在空气中传播，空气只能传播纵波，D项正确。
2.(多选)关于机械波的形成和传播，下列说法正确的是(　　)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C.同一机械波参与振动的所有质点有相同的频率D.机械波传播过程中各质点随波迁移，波的传播也是振动能量的传递
解析：只有物体做机械振动，而其周围没有传播这种振动的介质，不可能形成机械波，故选项A错误；任何一个振动的质点都是由波源带动的，并将振动传播开来，所以后一质点总是落后前一质点，故选项B、C正确；形成机械波的各个质点，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。
3.(多选)关于振动和波的关系，下列说法正确的是(　　)A.振动是形成波的原因，波动是振动的传播B.振动是单个质点呈现的现象，波动是许多质点联合起来呈现的现象C.波的传播速度就是质点振动的速度D.有波动一定有振动，有振动一定有波动
解析：由于介质中的各部分存在相互作用，所以某一点的振动会引起相邻部分质点发生振动，这样振动就由近及远传播开去而形成波，故选项A、B正确；波的传播速度和质点振动的速度没有关系，故选项C错误；有波动一定有振动，但有振动不一定有波动，故选项D错误。
4.下列关于横波、纵波的说法正确的是(　　)A.同一波源在同一介质中形成的机械波中可同时具有横波和纵波B.由于横波、纵波的振动方向与波的传播方向的关系不同，因此横波、纵波 不可能沿同一方向传播C.横波、纵波在同一介质中的传播速度一定相等D.只要存在介质，不管是固体、液体或气体，均可传播横波和纵波
解析：同一波源产生的波中可同时具有横波、纵波，如地震波，选项A正确；虽然传播这两种波的介质质点振动方向与波传播方向的关系不同，但并不妨碍两者沿同一方向传播，选项B错误；在同一介质中，横波和纵波传播速度一般不同，如地震波中纵波比横波传播得快，选项C错误；横波可以在固体内传播，不可以在液体、气体中传播，纵波可在固体、液体和气体中传播，选项D错误。
5.(多选)关于波的传播，下列说法正确的是(　　)A.相邻质点间必有相互作用力B.各质点都在各自的平衡位置附近做受迫振动，但振动频率不等于振源频率C.前一质点的振动带动相邻的后一质点振动，后一质点必定落后于前一质点D.各质点随波的传播而迁移
解析：在波的传播过程中，质点之间依靠相互作用依次振动，故选项A正确；介质中的各个质点都在振源的带动下做受迫振动，所以频率都是一样的，故选项B错误；由于是前一质点的振动带动了相邻后一质点振动，所以后一质点必定落后于前一质点，故选项C正确；各质点都在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移，故选项D错误。
6.(多选)关于波长，下列说法正确的是 ( 　　)A.在一个周期内振动在介质中传播的距离等于波长B.在一个周期内某个质点所走过的路程等于波长C.在波的传播方向上位移始终相同的相邻两质点间的距离等于波长D.在波的传播方向上振动速度始终相同的相邻两质点间的距离等于波长
解析：在波动中，对平衡位置的位移总是相同的两个相邻质点间的距离等于波长，在一个周期内，振动在介质中的传播距离等于一个波长，故选项A、C正确；在波传播过程中，质点只是上下振动，并不随波迁移，故选项B错误；在波的传播方向上振动速度始终相同的相邻两质点间的距离等于波长，故选项D正确。
7.一列简谐波在x轴上传播，在某时刻波形如图所示，已知此时质点E的运动方向向下，则(　　)A.此波沿x轴正方向传播B.质点C此时向下运动C.质点A将比质点B先回到平衡位置D.质点D的振幅为零
解析：由题意可知波沿x轴负方向传播，质点C向下运动，质点B将比质点A先回到平衡位置，质点D的位移为零，但振幅不为零。
8.(多选)关于波长的下列说法正确的是(　　)A.机械振动在一个周期内传播的距离等于一个波长B.在波形上位移相同的相邻两质点之间的距离等于一个波长C.在波形上速度最大且相同的相邻两质点间的距离等于一个波长D.在波形上振动情况总是相同的两点间的距离等于一个波长
解析：机械振动的质点在一个周期内向远处传播一个完整的波形，故选项A正确；由波形可见，在一个完整波形上，位移相同的相邻质点之间的距离不一定等于一个波长，故选项B错误；速度最大且相同的质点，在波形上是在平衡位置上，如果相邻，那么正好是一个完整波形的两个端点，所以选项C正确；振动情况总是相同的两点间的距离是波长λ的整数倍，故选项D错误。
9.(多选)一列简谐波在某一时刻的波形如图所示。下列说法正确的是(　　)A.质点A、C、E、G、I在振动过程中位移总是相同B.质点B、F在振动过程中位移总是相等C.质点D、H的平衡位置间的距离是一个波长D.质点A、I在振动过程中位移总是相同，它们的平衡位置间的距离是一个波长
解析：从图像中可以看出质点A、C、E、G、I在该时刻的位移都是零，由于波的传播方向是向右的，容易判断出质点A、E、I的速度方向是向下的，而质点C、G的速度方向是向上的，因而这五个点的位移不总是相同，故A项错误；质点B、F是处在相邻波峰的两个点，它们的振动步调完全相同，在振动过程中位移总是相等，故B项正确；质点D、H是处在相邻波谷的两个点，它们的平衡位置之间的距离等于一个波长，故C项正确；质点A、I在振动过程中位移总是相同，振动步调也完全相同，但由于它们不是相邻的振动步调完全相同的两个点，所以它们的平衡位置之间的距离不是一个波长(应为两个波长)，故D项错误。