2013-2014高中物理教科版选修3-4配套课件：2.1 机械波的形成和传播 课件（教科版选修3-4）.ppt

1、名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习1 机械波的形成和传播名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习1理解波的形成过程及质点的振动特点2理解波的传播过程的特点3知道横波和纵波的异同，机械波的一般特点 名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习一、机械波的形成和传播机械波(1)定义：机械振动在介质中的称为机械波(2)介质：能够传播的物质可以是气体、液体，也可以是固体(3)振源：引起振动的装置(4)机械波形成的条件要有(波源)；要有传播振动的传播机械振动振源介质名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习机械波

2、的形成介质中相邻质点之间有相互，当振源质点振动时，它就会带动相邻的质点振动，这样会使各个质点都重复波源质点的运动从而振动起来，并向外传播(1)前面质点的运动带动后面质点的运动(2)后面质点的运动重复前面质点的运动(3)后面质点的运动要滞后前面质点的运动，从而形成凸凹相间(疏密相间)的波形作用力名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习机械波的传播(1)机械波传播的是(2)机械波向外传递(3)机械波可以向外传递振动形式能量信息名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习二、横波与纵波定 义标识性物理量实物波形横 波质点的振动方向和波的传播方向的波波峰：横波中凸起的处波谷：横波中凹下的处纵 波质点的

3、振动方向和波的传播方向平行的波密部：纵波中质点分布的部分疏部：纵波中质点分布的部分垂直最高最低最密最疏名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习声波是，它不仅能在空气中传播，也能在固体、液体中传播简谐波：不管是横波还是纵波，如果传播的振动是，这种波就叫简谐波纵波简谐运动名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习一、波的形成和传播传播机械波的物质，如水、绳、空气等，可以分成许多小部分，每一小部分都可以看做质点当其中一个质点振动时，由于质点间的相互作用，就带动相邻的质点振动起来，该质点又带动后面的质点振动起来，这样振动的形式就传播出去，形成了机械波名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习(1)各

4、质点的振动周期都与波源的振动周期相同波传播时，介质中的质点跟着波源做受迫振动，每个质点的振动频率都与波源的振动频率相同(2)离波源越远，质点的振动越滞后但各质点的起振方向与波源起振方向都相同(3)波传播的只是运动形式，介质的每个质点只在自己平衡位置附近振动，并不随波迁移如运动会上表演麦浪的团体操，许多学生手举麦穗，随着音乐声依次上下起伏，于是就形成了一大片金黄的滚滚麦浪可是，这里的每个学生谁也没有向前移动一步，仅把上下起伏的运动形式依次传出去了名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习(4)波在传递运动形式的同时，也传递能量和信息由于质点间的弹力作用，先振动的质点要对相邻的后振动的质点做正功，

5、后者对前者做负功，因而离波源近的质点把能量传递给离波源远的质点(5)机械波的形成是有条件的：一是必须有持续振动的波源，二是必须有传播的介质名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习特别提醒 传播机械波的物质，如水、绳、空气等，可以分成许多小部分，每一小部分都可以看做质点当其中一个质点振动时，由于质点间的相互作用就带动相邻的质点振动起来，这样振动形式传播出去，就形成了机械波名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习二、横波与纵波、机械振动与机械波的区别横波与纵波的区别横 波纵 波质点的振动方向质点的振动方向与波的传播方向垂直质点的振动方向与波的传播方向平行介 质只能在固体介质中传播在固体、液体和

6、气体介质中均能传播特 征在波动中交替、间隔出现波峰和波谷在波动中交替、间隔出现密部和疏部典型波绳波弹簧上的波、声波名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习机械振动与机械波的区别和联系振动是波的起因，波是振动的传播；振动是单个质点的运动现象，波是一系列质点的运动现象.波 动振 动运动现象构成物体的大量质点受到扰动时，从扰动中心由近向远传播开来的周而复始的运动现象是匀速传播过程单个质点(物体)所表现出的周而复始的运动现象是变速运动运动原因介质中质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并由近及远传播开去，且各部分都受到指向平衡位置的力的作用物体由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力回复力的作

7、用名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习联系波动和振动都是周期性的运动就整个物体来看，所呈现的现象是波动；而就构成物体的单个质点来看，所呈现的现象是振动因此，可以说振动是波动的成因，波动是振动在时间和空间上的延伸名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习【典例1】关于机械波，下列说法中正确的是()A各质点都在各自的平衡位置附近振动B相邻质点间必有相互作用力C前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必定落后于前一质点D各质点随波的传播而迁移对机械波的形成和传播的理解名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习解析波在传播过程中，由于介质中各质点之间的相互作用，离波源较近的质点带动

8、离波源较远的质点振动，每一质点都以它的平衡位置为中心做振动，波传播的只是运动形式(振动)和振动能量，介质中的质点并不随波迁移答案 ABC借题发挥波的形成和传播依靠的是质点的振动，但须注意，质点的振动必须符合一定的规律才能形成波，即：(1)从波源开始，各质点的振动依次滞后；(2)相邻质点间存在相互作用，前一个质点的振动带动后一个质点的振动名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习【变式1】一同学不小心把一只排球打入湖中，为使排球能漂回岸边，这位同学不断将石头抛向湖中，圆形波纹一圈圈地向外传播(1)能否借助石块激起的水波把排球冲到岸边？说明理由(2)关于此机械波的说法，正确的有()A波动形成需要两

9、个条件：波源和介质B波动过程是介质质点由近及远移动的过程C波动过程是能量由近及远传递的过程D波源与介质质点的振动都是自由振动名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习解析波源(即振源)振动时，依靠介质中的相互作用力带动周围各部分质点振动起来，形成机械波作为介质的各质点只在平衡位置附近做振动，并不随波向外迁移，仅把振源振动形式和能量传播开来，波源和介质质点之间的相互作用力驱动各介质质点的运动，所以各介质质点的振动是受迫振动答案(1)不能根据波的传播特点，各质点只能在各自平衡位置附近做往复运动，并不随波向前迁移，所以石头激起的水波虽向四周传播，水本身并未向四周运动，因此浮在水面上的排球也只能随水波

10、上下起伏，不能到达河岸(2)AC名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习【典例2】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对横波和纵波的理解名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习(2)如图2-1-1所示，若一列横波在x轴上传播，a点是沿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？图2-1-1名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习解析(1)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

11、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(1)BC(2)不一定借题发挥解决这类问题要真正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”的含义名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习【变式2】区分横波和纵波是根据()A是否沿水平方向传播B质点振动的方向和波传播的远近C质点振动的方向和波传播

12、的方向D质点振动的快慢解析横波与纵波的区别是根据波的传播方向与质点的振动方向之间的关系，如果两者平行就是纵波，如果两者的方向相互垂直，该波就是横波答案 C名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习海啸是怎样形成的当地时间2011年3月11日14时46分(北京时间13时46分)，日本东北部宫城县以东太平洋海域发生日本迄今震级最高地震里氏8.9级地震，整个日本东北部海岸遭遇不同程度的海啸袭击，高达10米的海浪将房屋、车辆、集装箱和居民卷走，并将港口停泊的船只推向陆地、撞毁建筑物菅直人当天在记者招待会上说：“地震在日本北部的广大区域造成了重大损失”海啸是怎样形成的呢？名 师 解 疑分 类 例 析自

13、主 学 习海啸通常由震源在海底下50千米以内、里氏震级6.5以上的海底地震引起水下或沿岸山崩或火山爆发也可能引起海啸在一次震动之后，震荡波在海面上以不断扩大的圆圈，传播到很远的距离，正象卵石掉进浅池里产生的波一样海啸波长比海洋的最大深度还要大，轨道运动在海底附近也没受多大阻滞，不管海洋深度如何，波都可以传播过去水下地震、火山爆发或水下塌陷和滑坡等激起的巨浪，在涌向海湾内和海港时所形成的破坏性的大浪称为海啸破坏性的地震海啸，只在出现垂直断层、里氏震级大于6.5级的条件下才能发生当海底地震导致海底变形时，变形地区附近的水体产生巨大波动，海啸就产生了名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习海啸的传

14、播速度与它移行的水深成正比在太平洋，海啸的传播速度一般为每小时两三百公里到1 000多公里海啸不会在深海大洋上造成灾害，正在航行的船只甚至很难察觉这种波动海啸发生时，越在外海越安全一旦海啸进入大陆架，由于深度急剧变浅，波高骤增，可达20至30米，这种巨浪可带来毁灭性灾害海啸来袭之前，海潮为什么先是突然退到离沙滩很远的地方，一段时间之后海水才重新上涨？大多数情况下，出现海面下落的现象都是因为海啸冲击波的波谷先抵达海岸名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习波谷就是波浪中最低的部分，它如果先登陆，海面势必下降同时，海啸冲击波不同于一般的海浪，其波长很大，因此波谷登陆后，要隔开相当一段时间，波峰才

15、能抵达另外，这种情况如果发生在震中附近，那可能是另一个原因造成的：地震发生时，海底地面有一个大面积的抬升和下降这时，地震区附近海域的海水也随之抬升和下降，然后就形成了海啸名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习【典例3】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，波是许多质点联系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，波立即停止传播名 师 解 疑分 类 例 析自 主 学 习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和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给了介质，振动就会在介质中向远处传播；当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而立即停止传播，即波不会立即停止传播，选项D错误故本题应选A、B项答案 AB