2014-2015学年高中物理第12章第1节波的形成和传播ppt课件新人教版选修.ppt

成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3-4 机械波机械波第十二章第十二章第一节波的形成和传播第一节波的形成和传播第十二章第十二章学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5课后强化作业课后强化作业6学习目标定位学习目标定位了解波的形成和传播了解波的形成和传播知道横波和纵波、波峰知道横波和纵波、波峰和波谷、密部和疏部和波谷、密部和疏部知道机械波传播的是振知道机械波传播的是振动的形式、能量和信息动的形式、能量和信息课堂情景切入课堂情景切入手拿绳的一端，上下摆动一次，使绳上形成一个凸起状手拿绳的一端，上下摆动一次，使绳上形成一个凸起状态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动。手继续上下摆动，在绳上就状态在绳上从一端向另一端移动。手继续上下摆动，在绳上就形成一列波。形成一列波。知识自主梳理知识自主梳理1波的形成波的形成当手握绳端上下振动时，绳端当手握绳端上下振动时，绳端_相邻质点，使它也相邻质点，使它也上下振动。这个质点又上下振动。这个质点又_更远一些的质点更远一些的质点绳子上绳子上的质点都很快的质点都很快_起来，只是后面的质点总比前面的质点起来，只是后面的质点总比前面的质点_开始振动。开始振动。2波的传播波的传播绳端这种上下振动的状态沿绳端这种上下振动的状态沿_传播出去，称为波传播出去，称为波的传播。的传播。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3介质介质(1)定义：波借以传播的定义：波借以传播的_。(2)组成介质的质点之间有组成介质的质点之间有_作用，一个质点的振作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动。动会引起相邻质点的振动。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定义定义标识性物理量标识性物理量实物波形实物波形横波横波质点的振动方向质点的振动方向与波的传播方向与波的传播方向相互相互_的的波波波峰：凸起的波峰：凸起的_波谷：凹下的波谷：凹下的_纵波纵波质点的振动方向质点的振动方向与波的传播方向与波的传播方向在在_的波的波密部：质点分密部：质点分布布_的位置的位置疏部：质点分疏部：质点分布布_的位置的位置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定义定义_在介质中传播，形成机械波。在介质中传播，形成机械波。2产生条件产生条件(1)要有要有_，(2)要有传播振动的要有传播振动的_。3机械波的实质机械波的实质(1)传播振动这种运动传播振动这种运动_。(2)传递能量的一种传递能量的一种_。依靠介质中各个质点间的相。依靠介质中各个质点间的相互作用力而使各相邻质点互作用力而使各相邻质点_做机械振动来传递做机械振动来传递_的的能量。能量。机械波机械波机械振动机械振动介质介质形式形式机械振动机械振动方式方式依次依次波源波源重点难点突破重点难点突破一、波的形成和传播一、波的形成和传播1产生产生振源的振动带动周围质点的振动，振动由近及远传播形成振源的振动带动周围质点的振动，振动由近及远传播形成机械波。机械波。2传播传播机械波传播必须有介质的参与，能向外传递运动和能量。机械波传播必须有介质的参与，能向外传递运动和能量。 3机械波的形成条件机械波的形成条件一是有振源；二是必须有介质。因为靠介质质点间的相互一是有振源；二是必须有介质。因为靠介质质点间的相互作用带动周围质点运动，形成波。作用带动周围质点运动，形成波。4机械波传播的是波源的振动形式机械波传播的是波源的振动形式介质中各质点并不随波迁移，而是在自己的平衡位置附近介质中各质点并不随波迁移，而是在自己的平衡位置附近振动，各质点都做受迫振动，其振动的频率振动，各质点都做受迫振动，其振动的频率(或周期或周期)都与波源都与波源的频率的频率(或周期或周期)相同，各质点的起振方向都与波源相同，但不相同，各质点的起振方向都与波源相同，但不同步，离波源越远的质点，振动越滞后。同步，离波源越远的质点，振动越滞后。5机械波传播的是波源提供的能量机械波传播的是波源提供的能量介质中各质点靠弹力相互作用，前一质点带动后一质点振介质中各质点靠弹力相互作用，前一质点带动后一质点振动，后一质点跟着前一质点振动，故可根据前一质点的位置而动，后一质点跟着前一质点振动，故可根据前一质点的位置而确定后一质点的运动方向。若不计能量损失，在均匀介质中各确定后一质点的运动方向。若不计能量损失，在均匀介质中各质点振动的振幅应相同。质点振动的振幅应相同。6机械波传播的是波源的信息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。我们用语言进行交流，是利用声波传递信息。7机械波是一种机械波是一种“集体运动集体运动”波的形成离不开介质中大量质点的集体振动，个别质点形波的形成离不开介质中大量质点的集体振动，个别质点形不成波。不成波。特别提醒：特别提醒：(1)有波源和有介质是形成机械波的必需条件，二者缺一有波源和有介质是形成机械波的必需条件，二者缺一不可。有振动不一定有机械波，有机械波一定有振动。不可。有振动不一定有机械波，有机械波一定有振动。(2)机械波在介质中传播时，介质中的各点不随波向前迁机械波在介质中传播时，介质中的各点不随波向前迁移，只在各自平衡位置附近做往复振动。移，只在各自平衡位置附近做往复振动。一个小石子投向平静的湖面中心，会激起一圈圈波纹向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外传播，如果此时水面上有一片树叶(如图如图)，下列对树叶运动，下列对树叶运动情况的叙述正确的是情况的叙述正确的是()A树叶慢慢向湖心运动树叶慢慢向湖心运动B树叶慢慢向湖岸漂去树叶慢慢向湖岸漂去C在原处上下振动在原处上下振动D沿着波纹做圆周运动沿着波纹做圆周运动答案：答案：C解析：解析：由于波在传播过程中，只传递振动能量和波源所发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，故选动，故选C。二、横波与纵波的比较二、横波与纵波的比较名称名称项目项目横波横波纵波纵波概念概念在波动中，质点的振在波动中，质点的振动方向和波的传播方动方向和波的传播方向相互垂直向相互垂直在波动中，质点的振在波动中，质点的振动方向和波的传播方动方向和波的传播方向在一条直线上向在一条直线上介质介质只能在固体介质中传只能在固体介质中传播播在固体、液体和气体在固体、液体和气体介质中均能传播介质中均能传播特征特征在波动中交替、间隔在波动中交替、间隔出现波峰和波谷出现波峰和波谷在波动中交替、间隔在波动中交替、间隔出现密部和疏部出现密部和疏部特别提醒：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。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。上，而不是方向相同。三、振动与波动的比较三、振动与波动的比较名称名称项目项目振动振动波动波动运动现象运动现象振动是单个物体所表现出的振动是单个物体所表现出的周而复始的运动现象周而复始的运动现象波动是大量物体受到扰动时，从扰波动是大量物体受到扰动时，从扰动中心传播开来的周而复始的运动动中心传播开来的周而复始的运动现象现象运动成因运动成因物体由于某种原因离开平衡物体由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位位置，同时受到指向平衡位置的力置的力回复力作用回复力作用介质中质点受到相邻质点的扰动而介质中质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并由近及远的传播开随着运动，并由近及远的传播开去，且各部分都受到指向原平衡位去，且各部分都受到指向原平衡位置的力的作用置的力的作用运动性质运动性质变加速运动变加速运动在均匀介质中匀速向前传播在均匀介质中匀速向前传播能量变化能量变化动能与势能相互转化，如果动能与势能相互转化，如果是简谐运动，机械能保持不是简谐运动，机械能保持不变变波的传播过程是一个能量传递过波的传播过程是一个能量传递过程，当波源停止振动不再向外传递程，当波源停止振动不再向外传递能量时，各个质点的振动也会相继能量时，各个质点的振动也会相继停下来停下来特别提醒：特别提醒：(1)振动是波的起因，波是振动的传播；振动是波的起因，波是振动的传播；(2)振动是单个质点在其平衡位置附近做往复运动的振动是单个质点在其平衡位置附近做往复运动的“个体个体行为行为”；波动则是大量彼此相连的质点将波源的振动在空间传；波动则是大量彼此相连的质点将波源的振动在空间传播的播的“群体行为群体行为”。(改编题改编题)枫桥夜泊枫桥夜泊中有名句：中有名句：“姑苏城外寒山寺，夜姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船半钟声到客船”。其中，当钟声传到客船时，对大钟的撞击。其中，当钟声传到客船时，对大钟的撞击早已停止了，但仍感觉早已停止了，但仍感觉“余音未绝余音未绝”，分析其原因可能是，分析其原因可能是()A大钟的回声大钟的回声B大钟在继续振动，空气中继续形成声波大钟在继续振动，空气中继续形成声波C人的听觉发生人的听觉发生“暂留暂留”的缘故的缘故D大钟虽停止振动，但空气仍在振动大钟虽停止振动，但空气仍在振动答案：答案：B解析：解析：停止对大钟的撞击后，大钟做阻尼振动，仍在空气停止对大钟的撞击后，大钟做阻尼振动，仍在空气中形成声波；随着能量的减弱，钟声逐渐消失。中形成声波；随着能量的减弱，钟声逐渐消失。考点题型设计考点题型设计机械波的形成和传播机械波的形成和传播解析：解析：机械波的形成必须具备的两个条件：振源和介质。机械波的形成必须具备的两个条件：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，远处介质的质点不可能振动起来而形成机械波，故处介质的质点不可能振动起来而形成机械波，故A选项错误。选项错误。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，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，但振动频率相同，将振动传播开来，所以后一质点总是落后，但振动频率相同，故故B、C选项正确。形成机械波的各振动质点只在平衡位置附选项正确。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，离波源远的质点振动的能量是近往复运动，并没有随波迁移，离波源远的质点振动的能量是通过各质点的传递从波源获得，故通过各质点的传递从波源获得，故D选项不正确。选项不正确。答案：答案：BC点评：点评：深刻理解波的概念、形成的原因和特点，避免造成深刻理解波的概念、形成的原因和特点，避免造成混淆。混淆。科学探测表明，月球表面无大气层，也没有水，更没有科学探测表明，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，这是因为法听到，这是因为()A月球太冷，声音传播太慢月球太冷，声音传播太慢B月球上没有空气，声音无法传播月球上没有空气，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，声音听不清楚月球上太嘈杂，声音听不清楚答案：答案：B解析：解析：两宇航员面对面讲话却无法听到，说明声波有振源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。选项正确。横波和纵波横波和纵波解析：解析：(1)在横波中质点振动方向和波的传播方向相互垂在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，故直，所以二者方向一定不同，故A错、错、B对，在纵波中二者方对，在纵波中二者方向在同一直线上，既可以相同，也可以相反，故向在同一直线上，既可以相同，也可以相反，故C对、对、D错。错。(2)不一定。因为此波为横波，可知质点的振动方向与波的不一定。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，此波在传播方向相互垂直，此波在x轴上传播，可知质点轴上传播，可知质点a的振动方向的振动方向应在过应在过a点且垂直于点且垂直于x轴的平面内，即质点轴的平面内，即质点a的振动方向可沿此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。平面的任意方向，不一定是上下方向的振动。答案：答案：(1)BC(2)不一定不一定点评：点评：深刻理解质点振动方向与波的传播方向的关系，在深刻理解质点振动方向与波的传播方向的关系，在横波中二者横波中二者“相互垂直相互垂直”的含义，在纵波中二者的含义，在纵波中二者“在同一直线在同一直线上上”的含义。的含义。关于横波和纵波，下列说法正确的是关于横波和纵波，下列说法正确的是()A质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波B质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫纵波纵波C横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部D地震波是横波，声波是纵波地震波是横波，声波是纵波答案：答案：ABC解析：解析：根据横波和纵波的定义知根据横波和纵波的定义知A、B、C正确；声波是正确；声波是一种纵波，但地震波中既有横波又有纵波，一种纵波，但地震波中既有横波又有纵波，D选项错误，故选选项错误，故选A、B、C。开放开放探究探究解析：解析：由纵波的传播特点：传播方向与质点的振动方向在由纵波的传播特点：传播方向与质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，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。到在水平方向上左右摇动。答案：答案：当地居民首先会感到上下颠簸，后来又会感到在水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。平方向上左右摇动。点评：点评：地震是一种自然灾害，联系实际应用所学知识解释地震是一种自然灾害，联系实际应用所学知识解释自然现象，可以拓宽视野。自然现象，可以拓宽视野。你面前有一盆平静的水。用笔尖轻点水面，观察水波的你面前有一盆平静的水。用笔尖轻点水面，观察水波的产生。使笔尖周期性地轻点同一处水面，观察水波的传播。产生。使笔尖周期性地轻点同一处水面，观察水波的传播。在水面任意位置放一片纸屑，重复前面的操作，观察纸在水面任意位置放一片纸屑，重复前面的操作，观察纸片的运动。回答下面的问题：片的运动。回答下面的问题：(1)笔尖在做什么运动？与笔尖接触的水面在做什么运笔尖在做什么运动？与笔尖接触的水面在做什么运动？动？(2)盆中其他位置的水面在做什么运动？盆中其他位置的水面在做什么运动？(3)水波向外传播的过程中，纸屑怎样运动？水波向外传播的过程中，纸屑怎样运动？答案：答案：(1)笔尖在做简谐运动；与笔尖接触的水面也在做简笔尖在做简谐运动；与笔尖接触的水面也在做简谐运动。谐运动。(2)盆中其他位置的水面在做受迫振动。盆中其他位置的水面在做受迫振动。(3)水波向外传播的过程中，纸屑不会随波迁移，只是上下水波向外传播的过程中，纸屑不会随波迁移，只是上下不断振动。不断振动。