2018-2019高中物理 第十二章 机械波 第1节 波的图象课件 新人教版选修3-4

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1、物 理选修选修3-4 人教版人教版新课标导学新课标导学新课标导学新课标导学第十二章机械波机械波情 景 切 入波是常见的运动现象，自然界里有各种各样的波，其中水波、声波是我们熟悉的。那么，波是怎样产生的？它有哪些规律？知 识 导 航本章在机械振动的基础上学习波动的基础知识。波动是振动在介质中的传播而形成的，是自然界中一种普遍的运动形式。本章通过波的形成、波的描述、波的图象、波的传播规律、波的反射、折射、干涉、衍射等现象来学习波的基础知识，了解波的特性，为以后学习打下扎实的基础。波动是以振动为基础的一种运动形式，它研究的是波的传播方向上参与波动的一系列质点的运动规律。因此机械波的形成就构成了本章的

2、难点，而形象的描绘机械波传播的波的图象是本章的重点。学 法 指 导1机械波的概念比较抽象，机械波的形成过程不易想象，因此要多做一些实验，通过实验来理解本章的有关知识。2通过对比深化对机械波的认识。由于波动是以振动为基础的一种运动，所以运用波动与振动对比，波的图象与振动图象对比，有助于我们全面理解机械波。同时，在学习中应注意理解波的形成原理和传播规律，对波动图象分析时，要特别注意波传播的双向性和周期性。3以波的波长、频率和波速的关系为基点，以波的图象为纽带，学习本章。4培养空间想象能力和推理能力，本章知识要求会画出波的形成图或根据波的图象来描述波的物理量，这就要求我们运用空间想象能力正确画图、识

3、图，再利用推理能力分析图。5关于波的衍射、干涉、多普勒效应的学习，要多结合生活实例，注意理论联系实际。第一节第一节 波的形成和传播波的形成和传播了解波的形成和了解波的形成和传传播播知道横波和知道横波和纵纵波、波峰和波谷、密部和疏部波、波峰和波谷、密部和疏部知道机械波知道机械波传传播的是振播的是振动动的形式、能量和信息的形式、能量和信息1 1课课前前预预习习2 2课课内内探探究究3 3素素养养提提升升4 4课课堂堂达达标标5 5课课时时作作业业课课 前前 预预 习习1波的形成当手握绳端上下振动时，绳端_相邻质点，使它也上下振动。这个质点又_更远一些的质点绳子上的质点都很快_起来，只是后面的质点总

4、比前面的质点_开始振动。2波的传播绳端这种上下振动的状态沿_传播出去，称为波的传播。3介质(1)定义：波借以传播的_。(2)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。波的形成与传播波的形成与传播带动带动 带动带动 振动振动 迟一些迟一些 绳子绳子 物质物质 相互相互 机械波可分为横波和纵波两类，其波形及描述对比如下：机械波的分类机械波的分类垂直垂直 最高处最高处 最低处最低处 同一直线上同一直线上 最密最密 最疏最疏 1介质(1)定义：波借以_的物质。(2)特点：组成介质的质点之间有_，一个质点的振动会引起相邻质点的振动。2形成机械振动在_中传播，形成机械波。机械波机械波

5、传播传播 相互作用相互作用 介质介质 3两个产生条件(1)要有_。(2)要有传播振动的_。4传递的三个特点(1)介质中的机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只有_这种运动形式。(2)波是传递_的一种方式。(3)波可以传递_。振源振源 介质介质 振动振动 能量能量 信息信息 判一判(1)在水平方向传播的波为横波。()(2)在机械波中各质点不随波的传播而迁移。()(3)机械波的形成和传播中，所有质点同时运动，同时停止运动。()(4)机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同。()(5)纵波指的是质点的振动方向和波的传播方向垂直的波。()(6)横波中分密部和疏部，纵波中分波峰和

6、波谷。()选一选一个小石子投向平静的湖面中心，会激起一圈圈波纹向外传播，如果此时水面上有一片树叶(如图)，下列对树叶运动情况的叙述正确的是()A树叶慢慢向湖心运动B树叶慢慢向湖岸漂去C在原处上下振动D沿着波纹做圆周运动解析：由于波在传播过程中，只传递振动能量和波源所发出的信息，而各质点不随波迁移，只在各自的位置附近做振动，故选C。C 想一想2017年8月8日，四川九寨沟发生了7级地震，地震波中既有纵波，又有横波，而且由地壳传播时纵波速度大于横波速度。在地震时，当地居民感受的振动应该是怎样的？答案：当地居民首先会感到上下颠簸，后来又会感到在水平方向上左右摇动。解析：由纵波的传播特点：传播方向与质

7、点的振动方向在同一直线上，并且因为纵波传播得快，所以居民首先会感到上下颠簸。由横波的传播特点：波的传播方向与振动方向垂直，且传播的速度较小，所以横波传来得晚，因此后来居民又会感到在水平方向上左右摇动。课课 内内 探探 究究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，如图所示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)不会解析：(1)波传播的只是振动形式，介质中各质点本身并不会随波迁移。(2)波传播的是能量，波源停止振

8、动，但能量还会依次向外传播。探究一机械波的形成及特点探究一机械波的形成及特点1机械波的形成2机械波的特点(1)机械波传播的是振动形式、能量和信息，介质中各质点本身并不随波传播而迁移，而是在各自的平衡位置附近振动。(2)由于波的形成实际上是从波源开始依次带动介质中的各个质点参与振动，所以各个质点都在做受迫振动，因此各个质点振动的周期(频率)与波源的周期(频率)相同。(3)在不考虑能量损失时，各质点振动的振幅相同，各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同。(4)机械波传播的是波源的信息我们用语言进行交流，是利用声波传递信息。(5)机械波是一种“集体运动”波的形成离不开介质中大量质点的集体振动，个

9、别质点形不成波。特特别别提提醒醒：(1)有有波波源源和和有有介介质质是是形形成成机机械械波波的的必必需需条条件件，二二者者缺缺一一不不可可。有振动不一定有机械波，有机械波一定有振动。有振动不一定有机械波，有机械波一定有振动。(2)机机械械波波在在介介质质中中传传播播时时，介介质质中中的的各各点点不不随随波波向向前前迁迁移移，只只在在各各自自平平衡衡位置附近做往复振动。位置附近做往复振动。解题指导：由于近波源的质点对相近质点有力的作用，使得远波源点要重复近波源质点的振动；同时参与波动的每个质点都在各自的平衡位置两侧往复运动，其振动具有周期性、对称性的特点。解析：由于质点间的相互作用，前面的质点总

10、是带动后面的质点振动，所以后面的质点总是滞后于前面的质点。各质点在各时刻的运动情况，如图所示。对点训练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：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。B(1)图甲是绳波，其中质点的振动方向与传播方向是什么关系？(2)图乙是声波，其中质点的振动方向与传播方向是什么关系？提示：(1)相互垂直(2)在一条直

11、线上解析：(1)绳波是横波(2)声波是纵波。探究二横波与纵波探究二横波与纵波横波与纵波的比较名称名称项项目目横波横波纵纵波波概念概念在波在波动动中，中，质质点的振点的振动动方向和方向和波的波的传传播方向相互垂直播方向相互垂直在波在波动动中，中，质质点的振点的振动动方向和方向和波的波的传传播方向在一条直播方向在一条直线线上上介介质质只能在固体介只能在固体介质质中中传传播播在固体、液体和气体介在固体、液体和气体介质质中均中均能能传传播播特征特征在波在波动动中交替、中交替、间间隔出隔出现现波峰波峰和波谷和波谷在波在波动动中交替、中交替、间间隔出隔出现现密部密部和疏部和疏部特别提醒：(1)绳波和声波分

12、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。机械波按质点振动方向与波传播方向的关系可分为横波和纵波。(1)关于介质中质点的振动方向和波的传播方向，下列说法正确的是()A在横波中二者方向有时相同B在横波中二者方向一定不同C在纵波中二者方向有时相同D在纵波中二者方向一定不同(2)如图所示，若一列横波在x轴上传播，a点是波传播方向上的某一质点，则质点a的振动方向一定上下振动吗？BC 解题指导：深刻理解质点振动方向与波的传播方向的关系，在横波中二者“相互垂直”的含义，在纵波中二者“在同一直线上”的含义。解析：(1)在

13、横波中质点振动方向和波的传播方向相互垂直，所以二者方向一定不同，故A错、B对，在纵波中二者方向在同一直线上，既可以相同，也可以相反，故C对、D错。(2)不一定。因为此波为横波，可知质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，此波在x轴上传播，可知质点a的振动方向应在过a点且垂直于x轴的平面内，即质点a的振动方向可沿此平面的任意方向，不一定是上下方向的振动。答案：(2)不一定对点训练2(多选)下列关于横波与纵波的说法中，正确的是()A声波一定是纵波B水波一定是横波C地震波既有横波，也有纵波D横波只能在固体中传播，纵波既可以在固体中传播，也可以在液体、气体中传播解析：声波可以在空气中传播也可以在液体和固

14、体中传播，空气中的声波一定是纵波，而液体、固体中的声波既可能是纵波，也可能是横波，故A错；水波既不是横波，也不是纵波，它的运动形式比较复杂，故B错；地震波既有横波，也有纵波，故发生地震时，地面既有上下振动，也有左右运动。C正确；D正确。CD 素素 养养 提提 升升振动与波动的比较振动与波动的比较名称名称项项目目振振动动波波动动运运动现动现象象振振动动是是单单个物体所表个物体所表现现出的出的周而复始的运周而复始的运动现动现象象波波动动是大量物体受到是大量物体受到扰动时扰动时，从，从扰动扰动中心中心传传播开来的周而复始的运播开来的周而复始的运动现动现象象运运动动成因成因物体由于某种原因离开平衡物体

15、由于某种原因离开平衡位置，同位置，同时时受到指向平衡位受到指向平衡位置的力置的力回复力作用回复力作用介介质质中中质质点受到相点受到相邻质邻质点的点的扰动扰动而随而随着运着运动动，并由近及，并由近及远远的的传传播开去，且播开去，且各部分都受到指向原平衡位置的力的各部分都受到指向原平衡位置的力的作用作用运运动动性性质质变变加速运加速运动动在均匀介在均匀介质质中匀速向前中匀速向前传传播播能量能量变变化化动动能与能与势势能相互能相互转转化，如果化，如果是是简谐简谐运运动动，机械能保持不，机械能保持不变变波的波的传传播播过过程是能量程是能量传递过传递过程，当波程，当波源停止振源停止振动动不再向外不再向外

16、传递传递能量能量时时，各，各个个质质点的振点的振动动也会相也会相继继停下来停下来(多选)(湖北省襄阳市第四中学20172018学年高二下学期月考)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，由于介质中的质点依次带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。波源一旦将振动传播给了介质，振动就在介质中向远处传播，而当波源停止振动时，振动在介质中仍然继续传播，不会随波源停止振动而停止传播，选项D错误。