第1节波的形成和传播精选文档.ppt
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1、第1节波的形成和传播本讲稿第一页,共五十一页第第1 1节节波的形成和传播波的形成和传播本讲稿第二页,共五十一页本讲稿第三页,共五十一页本讲稿第四页,共五十一页 手持小木棍上下振动,让木棍下端接触平静的水面,可以看见水面上有一圈圈凹凸相间的状态向外传播,形成水波(如图101所示)思考讨论 在上面叙述的情景中,若水面上存在漂浮的片树叶,则树叶将向哪里漂动?本讲稿第五页,共五十一页本讲稿第六页,共五十一页知识点知识点1波的形成波的形成重点;掌握重点;掌握 1实际中观察到的波现象。实际中观察到的波现象。(1)向水电投一石块,会激起一圈圈起伏不平的水波向向水电投一石块,会激起一圈圈起伏不平的水波向四周传
2、开,若水面上浮有小木块,会使小木块振动起来四周传开,若水面上浮有小木块,会使小木块振动起来 (2)发声体发出的声音,靠声波传入人耳引起鼓膜振发声体发出的声音,靠声波传入人耳引起鼓膜振动,从而使我们听到声音动,从而使我们听到声音 (3)远处的地震激起的地震波由震源区沿地面向四周传远处的地震激起的地震波由震源区沿地面向四周传开,会引起地面的振动开,会引起地面的振动 (4)手拿绳的一端上下抖动,绳就会随之上下舞动,这手拿绳的一端上下抖动,绳就会随之上下舞动,这其实是波在绳上的传播其实是波在绳上的传播以上所列的水波、声波、地震波、绳波等都是我们接以上所列的水波、声波、地震波、绳波等都是我们接触到的一种
3、广泛存在的运动形式触到的一种广泛存在的运动形式波动波动本讲稿第七页,共五十一页2波的形成波的形成 波动是一种运动传播的形式,现在从力和波动是一种运动传播的形式,现在从力和运动的角度来研究波动的形成:运动的角度来研究波动的形成:(1)传播水波的水、传播绳波的绳、传播声传播水波的水、传播绳波的绳、传播声波的空气是由许多存在相互作用的小部分波的空气是由许多存在相互作用的小部分(可可视为质点视为质点)组成在没有外来振动影响时,它组成在没有外来振动影响时,它们静止在各自的位置们静止在各自的位置平衡位置只研究直平衡位置只研究直线波的形成时,平衡位置在同一直线上线波的形成时,平衡位置在同一直线上 (2)当受
4、到外来振动的影响时,某一质点将当受到外来振动的影响时,某一质点将首先离开它的平衡位置开始振动起来,开始振首先离开它的平衡位置开始振动起来,开始振动的这一质点称为波源动的这一质点称为波源本讲稿第八页,共五十一页(3)由于质点间存在相互作用力,波源质点对它由于质点间存在相互作用力,波源质点对它邻近质点的作用力使其离开平衡位置开始振动,邻近质点的作用力使其离开平衡位置开始振动,而邻近质点对波源质点的作用力使波源质点回而邻近质点对波源质点的作用力使波源质点回到平衡位置因此,各质点间的相互作用力是到平衡位置因此,各质点间的相互作用力是它们振动的回复力它们振动的回复力 (4)波源邻近质点的振动又带动它邻近
5、的质点波源邻近质点的振动又带动它邻近的质点的振动,这样依次带动下去,后一个质点总比的振动,这样依次带动下去,后一个质点总比前一个质点迟一些开始振动,于是振动逐渐传前一个质点迟一些开始振动,于是振动逐渐传播下去,从整体上看就形成凸凹相间的波播下去,从整体上看就形成凸凹相间的波本讲稿第九页,共五十一页 3形成波的条件形成波的条件 (1)要有波源:波源就是保持持续振动的质点,要有波源:波源就是保持持续振动的质点,也称振源,如抖动绳时,手所拿的绳上的那一也称振源,如抖动绳时,手所拿的绳上的那一点,声波必须要有声源点,声波必须要有声源 (2)要有介质:机械波的传播要有媒介物质,要有介质:机械波的传播要有
6、媒介物质,如果没有介质,即使有振源也不能形成机械波,如果没有介质,即使有振源也不能形成机械波,如声波不能在真空中传播如声波不能在真空中传播本讲稿第十页,共五十一页知识点知识点2横波和纵波横波和纵波 重点;掌握重点;掌握 根据质点的振动方向和波的传播方向这两个根据质点的振动方向和波的传播方向这两个“方向方向”之间的关系,波可分为横波和纵波之间的关系,波可分为横波和纵波 1横波横波 (1)定义:质点的振动方向跟波的传播方向垂定义:质点的振动方向跟波的传播方向垂直的波叫做横波。直的波叫做横波。例如:把一根长绳的一端拿住并沿竖直方向上例如:把一根长绳的一端拿住并沿竖直方向上下抖动时,形成的绳波沿绳下抖
7、动时,形成的绳波沿绳 的水平方向在绳上传播,而绳的水平方向在绳上传播,而绳 中各质点在竖直方向上振动,中各质点在竖直方向上振动,形成横渡如图形成横渡如图102所示所示本讲稿第十一页,共五十一页(2)横波的波峰和波谷横波的波峰和波谷 在横波中,凸起的最高处叫做波峰,在横波中,凸起的最高处叫做波峰,在横波中,凹下的最低处叫做波谷在横波中,凹下的最低处叫做波谷 横波在传播过程中,波峰和波谷相互间隔且间横波在传播过程中,波峰和波谷相互间隔且间距相等,由近及远,形成凸凹不平的波形距相等,由近及远,形成凸凹不平的波形本讲稿第十二页,共五十一页2纵波纵波 (1)定义:质点的振动方向跟波的传播方向在定义:质点
8、的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫做纵波同一直线上的波叫做纵波 例如:音叉振动时,它的叉股向左侧振动,例如:音叉振动时,它的叉股向左侧振动,压缩邻近的空气,使这赧分空气向左振动而挤压缩邻近的空气,使这赧分空气向左振动而挤压左侧空气,使其变密,叉股向右侧振动时,压左侧空气,使其变密,叉股向右侧振动时,左侧空气随之向右振动,而使左侧邻近空气变左侧空气随之向右振动,而使左侧邻近空气变疏疏(右侧空气也同样右侧空气也同样)就这样,介质空气在水就这样,介质空气在水平方向左右振动平方向左右振动(只研究同一直线上的波只研究同一直线上的波),使,使疏密相间的状态沿同一直线向外传播形成声波疏密相间的状态沿
9、同一直线向外传播形成声波因此,声波中质点的振动方向和波的传播方因此,声波中质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上,是纵波向在同一直线上,是纵波本讲稿第十三页,共五十一页又如:把一根长弹簧的一端固定,在另一端用又如:把一根长弹簧的一端固定,在另一端用手轻轻地向右一推,就使手推的这部分弹簧向手轻轻地向右一推,就使手推的这部分弹簧向右运动而压缩邻近的弹簧,使弹簧圈变密;当右运动而压缩邻近的弹簧,使弹簧圈变密;当向左拉一下弹簧时,手拉的这部分弹簧圈向左向左拉一下弹簧时,手拉的这部分弹簧圈向左运动,从而拉动它邻近的弹簧圈,使弹簧圈又运动,从而拉动它邻近的弹簧圈,使弹簧圈又变疏如果不断地推拉弹簧,就会看
10、到一系列变疏如果不断地推拉弹簧,就会看到一系列密集部分和稀疏部分相互间隔地依次沿弹簧向密集部分和稀疏部分相互间隔地依次沿弹簧向前传播,弹簧圈的振动方向跟波的传播方向在前传播,弹簧圈的振动方向跟波的传播方向在一条直线一条直线 上,形成的也是纵波,如图上,形成的也是纵波,如图 103所示所示本讲稿第十四页,共五十一页(2)纵波的密部和疏部纵波的密部和疏部密部:纵波中,质点分布最密的地方叫做密部密部:纵波中,质点分布最密的地方叫做密部密部中央的质点在平衡位置,它左右的质点密部中央的质点在平衡位置,它左右的质点都向它靠近都向它靠近 疏部;纵波中,质点分布最疏的地方叫做疏部疏部;纵波中,质点分布最疏的地
11、方叫做疏部疏部中央的质点在平衡位置,它左右的质点疏部中央的质点在平衡位置,它左右的质点都远离它都远离它纵波在传播过程中,密部和疏部相互间隔且间纵波在传播过程中,密部和疏部相互间隔且间距相等距相等注意注意 声波是纵波;地震波既有横波,也有纵声波是纵波;地震波既有横波,也有纵波波本讲稿第十五页,共五十一页3横波和纵波的区别横波和纵波的区别本讲稿第十六页,共五十一页知识点知识点3机械波机械波重点;掌握重点;掌握1机械波的定义机械波的定义2机械波的特点:机械振动在介质中传播,形成机械波机械波的特点:机械振动在介质中传播,形成机械波(1)机械波必须在介质中传播,电磁波的传播不需要介质机械波必须在介质中传
12、播,电磁波的传播不需要介质(2)波传播的只是运动的形式波传播的只是运动的形式振动,介质并没有迁移振动,介质并没有迁移(3)波是传递能量的一种方式波是传递能量的一种方式(4)波不但传递能量,也可以传递信息波不但传递能量,也可以传递信息我们利用语言交流,就是利用声波传递信息我们利用语言交流,就是利用声波传递信息本讲稿第十七页,共五十一页3机械波的波动与介质质点振动的关系机械波的波动与介质质点振动的关系 根据图根据图104所示的横波的形成图来比较波所示的横波的形成图来比较波动和质点振动的关系动和质点振动的关系本讲稿第十八页,共五十一页(1)在波动过程中,介质中的各质点都在其平在波动过程中,介质中的各
13、质点都在其平 衡位置附近振动,且都跟波源衡位置附近振动,且都跟波源(图中质点图中质点1)的振动完全相同,的振动完全相同,只是时间相应滞后,离波源越远的质点振动越滞后只是时间相应滞后,离波源越远的质点振动越滞后 即各质点有相同的振动周期、振幅即各质点有相同的振动周期、振幅(不考虑能量损失不考虑能量损失)(2)波传播到哪一质点,哪一质点开始的振动方向就跟波波传播到哪一质点,哪一质点开始的振动方向就跟波源开始振动时的方向相同源开始振动时的方向相同 例如:例如:t=0时,波源时,波源(质点质点l)由平衡位置开始向上振动,当由平衡位置开始向上振动,当经经T4时间,波传播到质点时间,波传播到质点4时,质点
14、时,质点4也是由平衡位置开始也是由平衡位置开始向上振动如此类推,经向上振动如此类推,经T时间,波源完成一次全振动,波向时间,波源完成一次全振动,波向前推进前推进(传播传播)一定距离一定距离(波长波长),传到质点,传到质点13处,质点处,质点13跟波跟波源的振动完全相同,只是滞后源的振动完全相同,只是滞后T时间时间本讲稿第十九页,共五十一页(3)从图从图104中可以看出同一时刻,相隔一定中可以看出同一时刻,相隔一定距离距离(波长波长)的两质点的振动完全相同的两质点的振动完全相同 从时刻所形成的波形可看出,质点从时刻所形成的波形可看出,质点l和和13,2和和14,3和和15,4和和16它们相隔一定
15、距离它们相隔一定距离,其振,其振动完全相同,只是滞后动完全相同,只是滞后T时间时间本讲稿第二十页,共五十一页 4振动和波动的比较振动和波动的比较 用比较法列表分析和理解振动与波动的联系和区用比较法列表分析和理解振动与波动的联系和区别别 本讲稿第二十一页,共五十一页本讲稿第二十二页,共五十一页1横波和纵波能在什么介质中传播横波和纵波能在什么介质中传播 例例1 某地区发生地震,在观测站测得地震形某地区发生地震,在观测站测得地震形成的横波和纵波传播速度分别为成的横波和纵波传播速度分别为40 kmh和和80 kmh,若该观测站到震源距离为,若该观测站到震源距离为160 km,则,则地震形成的横波和纵波
16、传到该观测站的时间差地震形成的横波和纵波传到该观测站的时间差为多少为多少?本讲稿第二十三页,共五十一页解析解析纵波传到观测站需要时间纵波传到观测站需要时间横波传到观测站需要时间横波传到观测站需要时间所以时间差为所以时间差为 答案答案2 h 点拨点拨据报道日本正研究利用据报道日本正研究利用“纵波的传播纵波的传播速度大于横波的传播速度速度大于横波的传播速度”进行地震预报进行地震预报本讲稿第二十四页,共五十一页2振动和波动的关系振动和波动的关系 例例2关于振动和波动的关系,下列说法中正关于振动和波动的关系,下列说法中正确的是确的是()A振动是波动的成因,波动是振动的传播振动是波动的成因,波动是振动的
17、传播 B振动是单个质点呈现的运动现象,波动是许振动是单个质点呈现的运动现象,波动是许多质点呈现的运动现象多质点呈现的运动现象 C沿波的传播方向上,各质点在各自的平衡位沿波的传播方向上,各质点在各自的平衡位置附近的振动,同时随波迁移置附近的振动,同时随波迁移 D波源停止振动时,波立即停止传播波源停止振动时,波立即停止传播本讲稿第二十五页,共五十一页 解析解析机械波的产生条件是有波源和介质,正机械波的产生条件是有波源和介质,正是由于介质中的质点依次带动由近及远传播形是由于介质中的质点依次带动由近及远传播形成波,成波,A、B正确沿波的传播方向上,各质点正确沿波的传播方向上,各质点并不随波迁移而是在各
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