高中物理 第十二章 機(jī)械波 第1節(jié) 波的圖象課件 新人教版選修34

物 理選修選修3-4 人教版人教版第十二章機(jī)械波機(jī)械波 情 景 切 入 波是常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，自然界里有各種各樣的波，其中水波、聲波是我們熟悉的。那么，波是怎樣產(chǎn)生的？它有哪些規(guī)律？ 知 識(shí) 導(dǎo) 航 本章在機(jī)械振動(dòng)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)波動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)。波動(dòng)是振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播而形成的，是自然界中一種普遍的運(yùn)動(dòng)形式。本章通過(guò)波的形成、波的描述、波的圖象、波的傳播規(guī)律、波的反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象來(lái)學(xué)習(xí)波的基礎(chǔ)知識(shí)，了解波的特性，為以后學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。 波動(dòng)是以振動(dòng)為基礎(chǔ)的一種運(yùn)動(dòng)形式，它研究的是波的傳播方向上參與波動(dòng)的一系列質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因此機(jī)械波的形成就構(gòu)成了本章的難點(diǎn)，而形象的描繪機(jī)械波傳播的波的圖象是本章的重點(diǎn)。 學(xué) 法 指 導(dǎo) 1機(jī)械波的概念比較抽象，機(jī)械波的形成過(guò)程不易想象，因此要多做一些實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)理解本章的有關(guān)知識(shí)。 2通過(guò)對(duì)比深化對(duì)機(jī)械波的認(rèn)識(shí)。由于波動(dòng)是以振動(dòng)為基礎(chǔ)的一種運(yùn)動(dòng)，所以運(yùn)用波動(dòng)與振動(dòng)對(duì)比，波的圖象與振動(dòng)圖象對(duì)比，有助于我們?nèi)胬斫鈾C(jī)械波。同時(shí)，在學(xué)習(xí)中應(yīng)注意理解波的形成原理和傳播規(guī)律，對(duì)波動(dòng)圖象分析時(shí)，要特別注意波傳播的雙向性和周期性。 3以波的波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系為基點(diǎn)，以波的圖象為紐帶，學(xué)習(xí)本章。 4培養(yǎng)空間想象能力和推理能力，本章知識(shí)要求會(huì)畫(huà)出波的形成圖或根據(jù)波的圖象來(lái)描述波的物理量，這就要求我們運(yùn)用空間想象能力正確畫(huà)圖、識(shí)圖，再利用推理能力分析圖。 5關(guān)于波的衍射、干涉、多普勒效應(yīng)的學(xué)習(xí)，要多結(jié)合生活實(shí)例，注意理論聯(lián)系實(shí)際。第一節(jié)第一節(jié) 波的形成和傳播波的形成和傳播了解波的形成和傳播了解波的形成和傳播知道橫波和縱波、波峰和波谷、密部和疏部知道橫波和縱波、波峰和波谷、密部和疏部知道機(jī)械波傳播的是振動(dòng)的形式、能量和信息知道機(jī)械波傳播的是振動(dòng)的形式、能量和信息1 1課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)2 2課內(nèi)探究課內(nèi)探究3 3素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升4 4課堂達(dá)標(biāo)課堂達(dá)標(biāo)5 5課時(shí)作業(yè)課時(shí)作業(yè)課課 前前 預(yù)預(yù) 習(xí)習(xí) 1波的形成 當(dāng)手握繩端上下振動(dòng)時(shí)，繩端_相鄰質(zhì)點(diǎn)，使它也上下振動(dòng)。這個(gè)質(zhì)點(diǎn)又_更遠(yuǎn)一些的質(zhì)點(diǎn)繩子上的質(zhì)點(diǎn)都很快_起來(lái)，只是后面的質(zhì)點(diǎn)總比前面的質(zhì)點(diǎn)_開(kāi)始振動(dòng)。 2波的傳播 繩端這種上下振動(dòng)的狀態(tài)沿_傳播出去，稱為波的傳播。 3介質(zhì) (1)定義：波借以傳播的_。 (2)組成介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)之間有_作用，一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)會(huì)引起相鄰質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。波的形成與傳播波的形成與傳播帶動(dòng)帶動(dòng) 帶動(dòng)帶動(dòng) 振動(dòng)振動(dòng) 遲一些遲一些 繩子繩子 物質(zhì)物質(zhì) 相互相互 機(jī)械波可分為橫波和縱波兩類，其波形及描述對(duì)比如下：機(jī)械波的分類機(jī)械波的分類垂直垂直 最高處最高處 最低處最低處 同一直線上同一直線上 最密最密 最疏最疏 1介質(zhì) (1)定義：波借以_的物質(zhì)。 (2)特點(diǎn)：組成介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)之間有_，一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)會(huì)引起相鄰質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。 2形成 機(jī)械振動(dòng)在_中傳播，形成機(jī)械波。機(jī)械波機(jī)械波傳播傳播 相互作用相互作用 介質(zhì)介質(zhì) 3兩個(gè)產(chǎn)生條件 (1)要有_。 (2)要有傳播振動(dòng)的_。 4傳遞的三個(gè)特點(diǎn) (1)介質(zhì)中的機(jī)械波傳播時(shí)，介質(zhì)本身并不隨波一起傳播，它傳播的只有_這種運(yùn)動(dòng)形式。 (2)波是傳遞_的一種方式。 (3)波可以傳遞_。振源振源 介質(zhì)介質(zhì) 振動(dòng)振動(dòng) 能量能量 信息信息 判一判 (1)在水平方向傳播的波為橫波。() (2)在機(jī)械波中各質(zhì)點(diǎn)不隨波的傳播而遷移。() (3)機(jī)械波的形成和傳播中，所有質(zhì)點(diǎn)同時(shí)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)停止運(yùn)動(dòng)。() (4)機(jī)械波在傳播過(guò)程中，各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期、起振方向都相同。() (5)縱波指的是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直的波。() (6)橫波中分密部和疏部，縱波中分波峰和波谷。() 選一選 一個(gè)小石子投向平靜的湖面中心，會(huì)激起一圈圈波紋向外傳播，如果此時(shí)水面上有一片樹(shù)葉(如圖)，下列對(duì)樹(shù)葉運(yùn)動(dòng)情況的敘述正確的是() A樹(shù)葉慢慢向湖心運(yùn)動(dòng) B樹(shù)葉慢慢向湖岸漂去 C在原處上下振動(dòng) D沿著波紋做圓周運(yùn)動(dòng) 解析：由于波在傳播過(guò)程中，只傳遞振動(dòng)能量和波源所發(fā)出的信息，而各質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，只在各自的位置附近做振動(dòng)，故選C。C 想一想 2017年8月8日，四川九寨溝發(fā)生了7級(jí)地震，地震波中既有縱波，又有橫波，而且由地殼傳播時(shí)縱波速度大于橫波速度。在地震時(shí)，當(dāng)?shù)鼐用窀惺艿恼駝?dòng)應(yīng)該是怎樣的？ 答案：當(dāng)?shù)鼐用袷紫葧?huì)感到上下顛簸，后來(lái)又會(huì)感到在水平方向上左右搖動(dòng)。 解析：由縱波的傳播特點(diǎn)：傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向在同一直線上，并且因?yàn)榭v波傳播得快，所以居民首先會(huì)感到上下顛簸。由橫波的傳播特點(diǎn)：波的傳播方向與振動(dòng)方向垂直，且傳播的速度較小，所以橫波傳來(lái)得晚，因此后來(lái)居民又會(huì)感到在水平方向上左右搖動(dòng)。課課 內(nèi)內(nèi) 探探 究究 藝術(shù)體操也叫韻律體操，是一種藝術(shù)性很強(qiáng)的女子競(jìng)賽體操項(xiàng)目。19世紀(jì)末20世紀(jì)初起源于歐洲。藝術(shù)體操表演項(xiàng)目有很多，絲帶舞表演就是其中之一，如圖所示是一幅絲帶舞的表演圖。 (1)絲帶上的各點(diǎn)有沒(méi)有隨波遷移？ (2)運(yùn)動(dòng)員的手停止抖動(dòng)后，絲帶上的波會(huì)立即停止嗎？ 提示：(1)沒(méi)有(2)不會(huì) 解析：(1)波傳播的只是振動(dòng)形式，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)本身并不會(huì)隨波遷移。 (2)波傳播的是能量，波源停止振動(dòng)，但能量還會(huì)依次向外傳播。探究一機(jī)械波的形成及特點(diǎn)探究一機(jī)械波的形成及特點(diǎn) 1機(jī)械波的形成 2機(jī)械波的特點(diǎn) (1)機(jī)械波傳播的是振動(dòng)形式、能量和信息，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波傳播而遷移，而是在各自的平衡位置附近振動(dòng)。 (2)由于波的形成實(shí)際上是從波源開(kāi)始依次帶動(dòng)介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)參與振動(dòng)，所以各個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在做受迫振動(dòng)，因此各個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期(頻率)與波源的周期(頻率)相同。 (3)在不考慮能量損失時(shí)，各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅相同，各質(zhì)點(diǎn)的起振方向都與波源開(kāi)始振動(dòng)的方向相同。 (4)機(jī)械波傳播的是波源的信息 我們用語(yǔ)言進(jìn)行交流，是利用聲波傳遞信息。 (5)機(jī)械波是一種“集體運(yùn)動(dòng)” 波的形成離不開(kāi)介質(zhì)中大量質(zhì)點(diǎn)的集體振動(dòng)，個(gè)別質(zhì)點(diǎn)形不成波。特別提醒：特別提醒：(1)有波源和有介質(zhì)是形成機(jī)械波的必需條件，二者缺一不可。有波源和有介質(zhì)是形成機(jī)械波的必需條件，二者缺一不可。有振動(dòng)不一定有機(jī)械波，有機(jī)械波一定有振動(dòng)。有振動(dòng)不一定有機(jī)械波，有機(jī)械波一定有振動(dòng)。(2)機(jī)械波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)中的各點(diǎn)不隨波向前遷移，只在各自平衡機(jī)械波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)中的各點(diǎn)不隨波向前遷移，只在各自平衡位置附近做往復(fù)振動(dòng)。位置附近做往復(fù)振動(dòng)。 解題指導(dǎo)：由于近波源的質(zhì)點(diǎn)對(duì)相近質(zhì)點(diǎn)有力的作用，使得遠(yuǎn)波源點(diǎn)要重復(fù)近波源質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)；同時(shí)參與波動(dòng)的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置兩側(cè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)具有周期性、對(duì)稱性的特點(diǎn)。 解析：由于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，前面的質(zhì)點(diǎn)總是帶動(dòng)后面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，所以后面的質(zhì)點(diǎn)總是滯后于前面的質(zhì)點(diǎn)。 各質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)情況，如圖所示。 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1科學(xué)探測(cè)表明，月球表面無(wú)大氣層，也沒(méi)有水，更沒(méi)有任何生命存在的痕跡。在月球上，兩宇航員面對(duì)面講話也無(wú)法聽(tīng)到，這是因?yàn)?() A月球太冷，聲音傳播太慢 B月球上沒(méi)有空氣，聲音無(wú)法傳播 C宇航員不適應(yīng)月球，聲音太輕 D月球上太嘈雜，聲音聽(tīng)不清楚 解析：兩宇航員面對(duì)面講話卻無(wú)法聽(tīng)到，說(shuō)明聲波有振源卻傳播不出去，即缺乏聲波傳播的另一條件：沒(méi)有介質(zhì)，故B選項(xiàng)正確。B (1)圖甲是繩波，其中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與傳播方向是什么關(guān)系？ (2)圖乙是聲波，其中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與傳播方向是什么關(guān)系？ 提示：(1)相互垂直(2)在一條直線上 解析：(1)繩波是橫波(2)聲波是縱波。探究二橫波與縱波探究二橫波與縱波 橫波與縱波的比較名稱名稱項(xiàng)目項(xiàng)目橫波橫波縱波縱波概念概念在波動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和在波動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向相互垂直波的傳播方向相互垂直在波動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和在波動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向在一條直線上波的傳播方向在一條直線上介質(zhì)介質(zhì)只能在固體介質(zhì)中傳播只能在固體介質(zhì)中傳播在固體、液體和氣體介質(zhì)中均在固體、液體和氣體介質(zhì)中均能傳播能傳播特征特征在波動(dòng)中交替、間隔出現(xiàn)波峰在波動(dòng)中交替、間隔出現(xiàn)波峰和波谷和波谷在波動(dòng)中交替、間隔出現(xiàn)密部在波動(dòng)中交替、間隔出現(xiàn)密部和疏部和疏部 特別提醒：(1)繩波和聲波分別是典型的橫波和縱波，水波是比較復(fù)雜的機(jī)械波，不是橫波。 (2)在縱波中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上，而不是方向相同。機(jī)械波按質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向的關(guān)系可分為橫波和縱波。 (1)關(guān)于介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向，下列說(shuō)法正確的是 () A在橫波中二者方向有時(shí)相同B在橫波中二者方向一定不同 C在縱波中二者方向有時(shí)相同D在縱波中二者方向一定不同 (2)如圖所示，若一列橫波在x軸上傳播，a點(diǎn)是波傳播方向上的某一質(zhì)點(diǎn)，則質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)方向一定上下振動(dòng)嗎？BC 解題指導(dǎo)：深刻理解質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系，在橫波中二者“相互垂直”的含義，在縱波中二者“在同一直線上”的含義。 解析：(1)在橫波中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向相互垂直，所以二者方向一定不同，故A錯(cuò)、B對(duì)，在縱波中二者方向在同一直線上，既可以相同，也可以相反，故C對(duì)、D錯(cuò)。 (2)不一定。因?yàn)榇瞬闄M波，可知質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互垂直，此波在x軸上傳播，可知質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)方向應(yīng)在過(guò)a點(diǎn)且垂直于x軸的平面內(nèi)，即質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)方向可沿此平面的任意方向，不一定是上下方向的振動(dòng)。 答案：(2)不一定 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2(多選)下列關(guān)于橫波與縱波的說(shuō)法中，正確的是() A聲波一定是縱波 B水波一定是橫波 C地震波既有橫波，也有縱波 D橫波只能在固體中傳播，縱波既可以在固體中傳播，也可以在液體、氣體中傳播 解析：聲波可以在空氣中傳播也可以在液體和固體中傳播，空氣中的聲波一定是縱波，而液體、固體中的聲波既可能是縱波，也可能是橫波，故A錯(cuò)；水波既不是橫波，也不是縱波，它的運(yùn)動(dòng)形式比較復(fù)雜，故B錯(cuò)；地震波既有橫波，也有縱波，故發(fā)生地震時(shí)，地面既有上下振動(dòng)，也有左右運(yùn)動(dòng)。C正確；D正確。CD 素素 養(yǎng)養(yǎng) 提提 升升振動(dòng)與波動(dòng)的比較振動(dòng)與波動(dòng)的比較名稱名稱項(xiàng)目項(xiàng)目振動(dòng)振動(dòng)波動(dòng)波動(dòng)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象振動(dòng)是單個(gè)物體所表現(xiàn)出的振動(dòng)是單個(gè)物體所表現(xiàn)出的周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象波動(dòng)是大量物體受到擾動(dòng)時(shí)，從擾動(dòng)波動(dòng)是大量物體受到擾動(dòng)時(shí)，從擾動(dòng)中心傳播開(kāi)來(lái)的周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象中心傳播開(kāi)來(lái)的周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象運(yùn)動(dòng)成因運(yùn)動(dòng)成因物體由于某種原因離開(kāi)平衡物體由于某種原因離開(kāi)平衡位置，同時(shí)受到指向平衡位位置，同時(shí)受到指向平衡位置的力置的力回復(fù)力作用回復(fù)力作用介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)受到相鄰質(zhì)點(diǎn)的擾動(dòng)而隨介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)受到相鄰質(zhì)點(diǎn)的擾動(dòng)而隨著運(yùn)動(dòng)，并由近及遠(yuǎn)的傳播開(kāi)去，且著運(yùn)動(dòng)，并由近及遠(yuǎn)的傳播開(kāi)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運(yùn)動(dòng)性質(zhì)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)變加速運(yùn)動(dòng)變加速運(yùn)動(dòng)在均勻介質(zhì)中勻速向前傳播在均勻介質(zhì)中勻速向前傳播能量變化能量變化動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，如果動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，如果是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能保持不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能保持不變變波的傳播過(guò)程是能量傳遞過(guò)程，當(dāng)波波的傳播過(guò)程是能量傳遞過(guò)程，當(dāng)波源停止振動(dòng)不再向外傳遞能量時(shí)，各源停止振動(dòng)不再向外傳遞能量時(shí)，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)也會(huì)相繼停下來(lái)個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)也會(huì)相繼停下來(lái)(多選)(湖北省襄陽(yáng)市第四中學(xué)20172018學(xué)年高二下學(xué)期月考)關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是( ) A振動(dòng)是波的成因，波是振動(dòng)的傳播 B振動(dòng)是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，波是許多質(zhì)點(diǎn)聯(lián)合起來(lái)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象 C波的傳播速度就是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度 D波源停止振動(dòng)時(shí)，波立即停止傳播AB 解析：機(jī)械波的產(chǎn)生條件是有波源和介質(zhì)，由于介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)依次帶動(dòng)由近及遠(yuǎn)傳播而形成波，所以選項(xiàng)A、B正確。波的傳播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均勻介質(zhì)中其速度大小不變，而質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度和方向都隨時(shí)間周期性地發(fā)生變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。波源一旦將振動(dòng)傳播給了介質(zhì)，振動(dòng)就在介質(zhì)中向遠(yuǎn)處傳播，而當(dāng)波源停止振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)在介質(zhì)中仍然繼續(xù)傳播，不會(huì)隨波源停止振動(dòng)而停止傳播，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。