第二章第1、2节机械波的形成和传播波速与波长、频率的关系.ppt

第 1、2节理解教材新知把握热点考向应用创新演练第二章知识点一知识点二考向二考向一随堂基础巩固课时跟踪训练知识点三考向三返回返回返回返回返回返回 1.机械振机械振动动在介在介质质中中传传播形成机械波，播形成机械波，要形成机械波必要形成机械波必须须具有波源的振具有波源的振动动和和传传 播振播振动动的介的介质质两个条件。两个条件。2机械波分机械波分为为横波与横波与纵纵波，是根据介波，是根据介质质 中中质质点的振点的振动动方向与波的方向与波的传传播方向的关播方向的关 系分系分类类的。的。3机械波的机械波的传传播速度由介播速度由介质质决定，机械波的决定，机械波的频频率由波源决率由波源决 定，而机械波的波定，而机械波的波长长由介由介质质和波源和波源频频率共同决定。率共同决定。4在同一均匀介在同一均匀介质质中，波的中，波的传传播速度播速度不不变变，波，波长长与与频频率成反比；在不同的介率成反比；在不同的介质质中，波的中，波的传传播速播速度不同。当波从一种介度不同。当波从一种介质进质进入另一种介入另一种介质时质时，波的，波的频频率保率保持不持不变变，波，波长发长发生改生改变变。返回返回自学教材自学教材1形成原因：以形成原因：以绳绳波波为为例例(如如图图211)图图211返回返回 (1)可以将可以将绳绳分成分成许许多小段，每一段都可以看做多小段，每一段都可以看做 。(2)如果手不如果手不摆动摆动，各个，各个质质点排列在同一直点排列在同一直线线上，各个上，各个质质点所在的位置称点所在的位置称为为各自的各自的 。(3)手手连续连续上下上下摆动摆动，引起的振，引起的振动动就会沿就会沿绳绳向另一端向另一端传传去，去，在在绳绳上的上的传传播就形成了机械波。播就形成了机械波。(4)手是引起手是引起绳绳上初始振上初始振动动的装置，叫的装置，叫 。质质点点平衡位置平衡位置振振动动状状态态波源波源 2介介质质 (1)定定义义：能：能够够 振振动动的物的物质质。(2)质质点运点运动动特点：介特点：介质质中的各中的各质质点只是在各自的平衡位置点只是在各自的平衡位置附近做附近做 ，并没有随波的，并没有随波的传传播而向前播而向前 。传传播播上下振上下振动动移移动动返回返回3机械波机械波(1)定定义义：在介在介质质中的中的传传播。播。(2)产产生条件：生条件：要有要有 ，要有要有传传播振播振动动的的 。(3)机械波的机械波的实质实质：传传播播 这这种运种运动动形式。形式。介介质质本身并没有沿着波的方向本身并没有沿着波的方向发发生迁移。生迁移。传递传递 的一种方式。的一种方式。机械振机械振动动机械振机械振动动介介质质振振动动能量能量返回返回重点诠释重点诠释1机械波的形成机械波的形成返回返回 2波的特点波的特点 (1)振幅：像振幅：像绳绳波波这这种一种一维维(只在某个方向上只在某个方向上传传播播)机械波，机械波，若不若不计计能量能量损损失，各失，各质质点的振幅相同。点的振幅相同。(2)周期：各周期：各质质点振点振动动的周期均与波源的振的周期均与波源的振动动周期相同。周期相同。(3)步步调调：离波源越：离波源越远远，质质点振点振动动越滞后。越滞后。(4)立立场场：各：各质质点只在各自的平衡位置振点只在各自的平衡位置振动动，并不随波迁，并不随波迁移。移。(5)机械波向前机械波向前传传播的是振播的是振动这动这种运种运动动形式，同形式，同时时也也传递传递能量和信息。能量和信息。返回返回3振振动动与波与波动动的关系的关系名称名称项项目目振振动动波波动动运运动动现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周而复始的运出的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播开来的周而复始的运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物体由于某种原因离开平衡位置，同开平衡位置，同时时受受到指向平衡位置的力到指向平衡位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着运而随着运动动，并由近及，并由近及远传远传播开去，且各部分都受播开去，且各部分都受到指向原位置的力的作用到指向原位置的力的作用返回返回名称名称项项目目振振动动波波动动运运动动性性质质能量能量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变变化化动动能与能与势势能相互能相互转转化，如果是化，如果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一个能量程是一个能量传传递过递过程，当波源停止振程，当波源停止振动动不不再向外再向外传递传递能量能量时时，各个，各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联联系系振振动动是波的成因，波是振是波的成因，波是振动动的的传传播播有波有波动动一定有振一定有振动动，有振，有振动动不一定有波不一定有波动动牢牢记记波波动动的周期等于的周期等于质质点振点振动动的周期的周期返回返回1下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A有机械振有机械振动动就一定有机械波就一定有机械波B有机械波就一定有机械振有机械波就一定有机械振动动C波源一停止振波源一停止振动动，波立即停止，波立即停止传传播播D由于各由于各质质点都要参与振点都要参与振动动，所以介，所以介质质要随波要随波发发生迁移生迁移解析：解析：有机械振有机械振动动而没有而没有传传播介播介质质，不会，不会产产生机械波，若生机械波，若有机械波有机械波则则一定有机械振一定有机械振动动和和传传播介播介质质，故，故A错错B对对。介。介质质并不随波迁移，当波源停止振并不随波迁移，当波源停止振动时动时，介，介质还继续传质还继续传播它原播它原来的振来的振动动形式，形式，C、D错错。答案：答案：B返回返回自学教材自学教材 1波的分波的分类类 按介按介质质中中质质点的点的 和波的和波的 的关系不的关系不同，常将波分同，常将波分为为横波和横波和纵纵波。波。振振动动方向方向传传播方向播方向返回返回 2横波横波 (1)定定义义：介：介质质中中质质点的点的 和波的和波的 垂垂直的波。直的波。(2)特点：特点：是一个是一个 相相间间的波，凸起来的最高的波，凸起来的最高处处叫叫 ；凹；凹下去的最低下去的最低处处叫叫 。振振动动方向方向传传播方向播方向凹凸凹凸波峰波峰波谷波谷返回返回(3)波形波形图图：图图212返回返回 3纵纵波波 (1)定定义义：介：介质质中中质质点的点的 和波的和波的 平平行的波。行的波。(2)特点：特点：是介是介质质 相相间间的波。介的波。介质质中中质质点分布密集点分布密集的部分叫做的部分叫做 ，质质点分布稀疏的部分叫点分布稀疏的部分叫 。振动方向振动方向传播方向传播方向密集和稀疏密集和稀疏密部密部疏部疏部返回返回(3)波形波形图图：图图2134简谐简谐波波传传播的振播的振动动是是 的波。的波。简谐简谐运运动动返回返回重点诠释重点诠释横波与横波与纵纵波的区波的区别别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波的方向和波的传传播方向相播方向相互垂直互垂直在波在波动动中，中，质质点的振点的振动动方向和波的方向和波的传传播方向在播方向在一条直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能中均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和波谷波峰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和疏部密部和疏部返回返回2区分横波和区分横波和纵纵波的依据是波的依据是()A质质点沿水平方向点沿水平方向还还是沿是沿竖竖直方向振直方向振动动B波沿水平方向波沿水平方向还还是沿是沿竖竖直方向直方向传传播播C质质点的振点的振动动方向和波的方向和波的传传播方向是相互垂直播方向是相互垂直还还是在是在一条直一条直线线上上D波波传传播距离的播距离的远远近近解析：解析：横波与横波与纵纵波的唯一一个分波的唯一一个分类类的的标标准是看准是看质质点振点振动动方向和波方向和波传传播方向的关系，若互相垂直，播方向的关系，若互相垂直，为为横波，若在横波，若在一条直一条直线线上，上，为纵为纵波，因此只有波，因此只有选项选项C正确。正确。答案：答案：C返回返回自学教材自学教材 1波波长长 (1)定定义义：沿波的沿波的传传播方向，任意两个播方向，任意两个 的同相振的同相振动动的的质质点之点之间间的距离。通常用的距离。通常用表示。表示。(2)特征：特征：在横波中，两个在横波中，两个 或两个或两个 之之间间的距的距离等于波离等于波长长。在。在纵纵波中，两个波中，两个 或两个或两个 之之间间的距离等于波的距离等于波长长。相相邻邻相相邻邻波峰波峰相相邻邻波谷波谷相相邻邻密部密部相相邻邻疏部疏部返回返回2振幅振幅(1)概念：概念：在波在波动动中，中，质质点振点振动动的的 ，也称，也称为为波的振幅。波的振幅。(2)意意义义：是波所是波所传传播播 的直接量度。的直接量度。振幅振幅能量能量返回返回波源波源完整的波完整的波倒数倒数返回返回 4波速波速 (1)定定义义：波速是指机械波在介波速是指机械波在介质质中中传传播的速度。波速等于波播的速度。波速等于波长长与周期的与周期的 。(2)定定义义式：式：v 。(3)决定因素：决定因素：机械波在介机械波在介质质中的中的传传播速度由播速度由 的性的性质质决定，决定，与波与波长长和和频频率无关。率无关。在不同的介在不同的介质质中，波速是不同的。另外，波速中，波速是不同的。另外，波速还还与温度有关。与温度有关。比比值值介介质质f返回返回重点诠释重点诠释1波波长长、波速与周期的决定因素和关系、波速与周期的决定因素和关系物理量物理量决定因素决定因素关系关系周期和周期和频频率率 取决于波源，而与取决于波源，而与v、无直接关系无直接关系vf或或v/T波波长长波波长长则则只取决于只取决于v和和T，只要，只要v、T其其中一个中一个发发生生变变化，化，值值必然必然发发生生变变化化波速波速取决于介取决于介质质的物理性的物理性质质。它与。它与T、无无直接关系直接关系返回返回 2波波长长的确定方法的确定方法 (1)根据定根据定义义确定：确定：在波在波动动中，振中，振动动相位相位总总是相同的两个相是相同的两个相邻质邻质点点间间的距离等于一个波的距离等于一个波长长。波在一个周期内波在一个周期内传传播的距离等于一个波播的距离等于一个波长长。返回返回 (2)根据波根据波动图动图像确定：像确定：在波在波动图动图像上，振像上，振动动位移位移总总是相同的两个相是相同的两个相邻质邻质点点间间的距离的距离为为一个波一个波长长。在波在波动图动图像上，运像上，运动动状状态态(速度速度)总总是相同的两个是相同的两个相相邻质邻质点点间间的距离的距离为为一个波一个波长长。在波在波动图动图像上，两个相像上，两个相邻邻波峰波峰(或波谷或波谷)间间的距离的距离为为一个波一个波长长。(3)根据公式根据公式vT来确定。来确定。返回返回3简谐简谐波在波在给给定的介定的介质质中中传传播播时时，下列，下列说说法正确的是法正确的是()A振幅越大，振幅越大，则则波波传传播的速度越快播的速度越快B振幅越大，振幅越大，则则波波传传播的速度越慢播的速度越慢C在一个周期内，振在一个周期内，振动质动质点走点走过过的路程等于一个波的路程等于一个波长长D振振动动的的频频率越高，率越高，则则波波传传播一个波播一个波长长的距离所用的的距离所用的时时 间间越短越短返回返回答案：答案：D返回返回返回返回图图214返回返回 思路点思路点拨拨解答本解答本题时应题时应注意以下两点：注意以下两点：(1)波的形成和波的形成和传传播播过过程中，前一程中，前一质质点点带动带动后一后一质质点振点振动动，后一，后一质质点重复前一点重复前一质质点的振点的振动规动规律。律。(2)各各质质点的振点的振动规动规律相同，只是振律相同，只是振动动的先后不同。的先后不同。解析解析各各质质点在各点在各时时刻的情况。如刻的情况。如图图所示。所示。返回返回答案答案见见解析解析返回返回 借借题发挥题发挥 波波动过动过程中介程中介质质中各中各质质点的运点的运动动特点：特点：波波动过动过程中介程中介质质中各中各质质点的振点的振动动周期都与波源的振周期都与波源的振动动周期相同，其运周期相同，其运动动特点可用三句特点可用三句话话来描述，即先振来描述，即先振动动的的质质点点带动带动后振后振动动的的质质点；后振点；后振动动的的质质点重复前面点重复前面质质点点的振的振动动；后面振；后面振动质动质点的振点的振动动状状态态落后于先振落后于先振动动的的质质点。点。概括起来就是概括起来就是“带动带动、重复、落后、重复、落后”。返回返回1一列横波某一列横波某时时刻的波形如刻的波形如图图215所示，所示，则则关于关于质质点点A的受力，下列的受力，下列说说法中正确的法中正确的是是()A如果波向右如果波向右传传播，播，则质则质点点A受到向上的作用力受到向上的作用力B如果波向右如果波向右传传播，播，则质则质点点A受到向下的作用力受到向下的作用力C如果波向左如果波向左传传播，播，则质则质点点A受到向上的作用力受到向上的作用力D如果波向左如果波向左传传播，播，则质则质点点A受到向下的作用力受到向下的作用力返回返回解析：解析：无无论论向左向左还还是向右是向右传传播，回复力始播，回复力始终终指向平衡位指向平衡位置，且置，且质质点点A的回复力是由相的回复力是由相邻邻的的质质点点对质对质点点A的作用的作用力来提供，力来提供，质质点点A的受力方向向下，故的受力方向向下，故B、D正确。正确。答案：答案：BD返回返回 例例2关于振关于振动动和波的关系，下列和波的关系，下列说说法中正确的是法中正确的是()A振振动动是波的成因，波是振是波的成因，波是振动动的的传传播播 B振振动动是是单单个个质质点呈点呈现现的运的运动现动现象，波是象，波是许许多多质质点点联联合合起来呈起来呈现现的运的运动现动现象象 C波的波的传传播速度就是播速度就是质质点振点振动动的速度的速度 D波源停止振波源停止振动时动时，波立即停止，波立即停止传传播播返回返回思路点思路点拨拨(1)从波源开始，各从波源开始，各质质点的振点的振动动依次滞后。依次滞后。(2)相相邻质邻质点点间间存在相互作用力，前一个存在相互作用力，前一个质质点点带动带动后一个后一个质质点。点。(3)波的波的传传播速度和播速度和质质点振点振动动速度的区速度的区别别。返回返回 解析解析机械波的机械波的产产生条件是有波源和介生条件是有波源和介质质。由于介。由于介质质中中的的质质点依次点依次带动带动由近及由近及远传远传播而形成波，所以播而形成波，所以选项选项A和和B正确。正确。波的波的传传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质质中中其速度大小不其速度大小不变变；而；而质质点振点振动动的速度和方向都随的速度和方向都随时间时间周期性周期性地地发发生生变变化，故化，故选项选项C错误错误。波源一旦将振。波源一旦将振动传给动传给了介了介质质，振振动动就会在介就会在介质质中向中向远处传远处传播；当波源停止振播；当波源停止振动时动时，介，介质质仍仍然然继续传继续传播波源振播波源振动动的运的运动动形式，不会随波源停止振形式，不会随波源停止振动动而停而停止止传传播，即波不会停止播，即波不会停止传传播，故播，故选项选项D错误错误。答案答案AB返回返回 借借题发挥题发挥 (1)有机械波，必有机械振有机械波，必有机械振动动；但有机械振；但有机械振动动，不一，不一定形成机械波。定形成机械波。(2)质质点的振点的振动动速度是随速度是随时间时间改改变变的，而波在同种均的，而波在同种均匀介匀介质质的的传传播速度是不播速度是不变变的。的。返回返回2关于振关于振动动和波的关系，下列和波的关系，下列说说法正确的是法正确的是()A如果波源停止振如果波源停止振动动，在介，在介质质中中传传播的波也立即停止播的波也立即停止B发发声体在振声体在振动时动时，一定会，一定会产产生声波生声波C波波动动的的过过程是介程是介质质质质点由近及点由近及远远的的传传播播过过程程D波波动动的的过过程是程是质质点的振点的振动动形式及能量由近及形式及能量由近及远远的的传传播播过过程程返回返回解析：解析：波源停止振波源停止振动动，介，介质质中的中的质质点仍然在振点仍然在振动动，所，所以波仍以波仍继续传继续传播，播，选项选项A错误错误；产产生波的条件必生波的条件必须须有有介介质质，选项选项B错误错误；在振；在振动过动过程中程中质质点不随波的点不随波的传传播播而迁移，只是向外而迁移，只是向外传传播信息和能量，播信息和能量，选项选项C错误错误，选选项项D正确。正确。答案：答案：D返回返回 例例3同一音叉同一音叉发发出的声波同出的声波同时时在水和空气中在水和空气中传传播，播，某某时时刻的波形曲刻的波形曲线线如如图图216所示。以下所示。以下说说法正确的是法正确的是()图图216返回返回A声波在水中波声波在水中波长较长较大，大，b是水中声波的波形曲是水中声波的波形曲线线B声波在空气中波声波在空气中波长较长较大，大，b是空气中声波的波形曲是空气中声波的波形曲线线C水中水中质质点振点振动频动频率率较较高，高，a是水中声波的波形曲是水中声波的波形曲线线D空气中空气中质质点振点振动频动频率率较较高，高，a是空气中声波的波形曲是空气中声波的波形曲线线思路点思路点拨拨解答本解答本题时应题时应注意以下两点：注意以下两点：(1)同一列声波在不同介同一列声波在不同介质质中中频频率的关系；率的关系；(2)声波在水中和空气中的声波在水中和空气中的传传播速度关系。播速度关系。返回返回 解析解析波的波的频频率取决于波源的振率取决于波源的振动频动频率，与介率，与介质质无无关，故同一音叉关，故同一音叉发发出的声波在水中出的声波在水中传传播与在空气中播与在空气中传传播播时时频频率相同。机械波在介率相同。机械波在介质质中中传传播的速度只取决于介播的速度只取决于介质质的性的性质质，与波的，与波的频频率无关，声波在水中的率无关，声波在水中的传传播速度大于在空气播速度大于在空气中的中的传传播速度，再由播速度，再由vf知，声波在水中的波知，声波在水中的波长较长较大，大，对对应应于于题图题图中波形曲中波形曲线线b，故，故A正确。正确。答案答案A返回返回 借借题发挥题发挥 (1)波从一种介波从一种介质进质进入另一种介入另一种介质质，波源没，波源没变变，波的，波的频频率不会率不会发发生生变变化；介化；介质质的的变变化化导导致了波速和波致了波速和波长长的改的改变变。(2)波波长长也是波的周期性的体也是波的周期性的体现现，它体，它体现现的是波的空的是波的空间间上的周期性。上的周期性。返回返回3关于公式关于公式vf，下列，下列说说法中正确的是法中正确的是()Avf适用于一切波适用于一切波B由由vf知，知，f增大，增大，则则波速波速v也增大也增大Cv、f三个量中，三个量中，对对同一列波来同一列波来说说，在不同介，在不同介质质中中传传播播时时保持不保持不变变的只有的只有fD由由vf知，波知，波长长是是6 m的声波的声波为为波波长长是是3 m的声波的声波传传播速度的播速度的2倍倍返回返回解析：解析：公式公式vf适用于一切波，无适用于一切波，无论论是机械波是机械波还还是是电电磁波，磁波，A正确；机械波的波速正确；机械波的波速仅仅由介由介质质决定，与决定，与频频率率f无关，所以无关，所以B、D错误错误；对对同一列波，其同一列波，其频频率由振源决定，与介率由振源决定，与介质质无关，无关，C正确。正确。答案：答案：AC返回返回返回返回随堂基础巩固随堂基础巩固返回返回课时跟踪训练课时跟踪训练