物理選修3-4課件：12-1機(jī)械波

知識(shí)與技能1．理解機(jī)械波的形成過(guò)程和產(chǎn)生條件。2．知道機(jī)械波的種類(lèi)——橫波和縱波的概念。3．明確機(jī)械波傳播的特點(diǎn)。過(guò)程與方法1．知道“機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播，形成機(jī)械波”。2．知道波在傳播振動(dòng)形式的同時(shí)也傳遞了能量。情感、態(tài)度與價(jià)值觀(guān)通過(guò)對(duì)波的認(rèn)識(shí)和理解，逐步提高學(xué)生的空間想像能力和理解能力。1.振動(dòng)的傳播稱(chēng)為_(kāi)_______，簡(jiǎn)稱(chēng)________。2．橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向________的波。在橫波中，凸起的最高處叫做________，凹下的最低處叫做________。3．縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向________的波。在縱波中，質(zhì)點(diǎn)分布最密的位置叫做________，質(zhì)點(diǎn)分布最疏的位置叫做________。聲波是________。4．繩、彈簧、水、空氣等是波借以傳播的物質(zhì)，叫做________。機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播，形成了________。5．介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時(shí)，介質(zhì)本身________隨波一起傳播。傳播的只是__________________________。答案：1．波動(dòng)波2．相互垂直波峰波谷3．在同一直線(xiàn)上密部疏部縱波4．介質(zhì)機(jī)械波5．并不振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式知識(shí)點(diǎn)1 波的形成和傳播(1)波源引起波動(dòng)的振動(dòng)體叫波源。(2)波的形成波源振動(dòng)帶動(dòng)它相鄰質(zhì)點(diǎn)發(fā)生振動(dòng)，并依次帶動(dòng)離波源更遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，只是后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)比前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)遲一些。于是，波源的振動(dòng)逐漸傳播開(kāi)去。注意：①波的理解：波傳播過(guò)程中參與的各質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)上的關(guān)系可以表述為“離波源近的質(zhì)點(diǎn)依次帶動(dòng)離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)”，或表述為“離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)依次重復(fù)離波源近的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，但起振時(shí)間上依次落后，即離波源越遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)起振越晚”。但各質(zhì)點(diǎn)只是在各自的平衡位置往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并不隨波的傳播而向前運(yùn)動(dòng)。②波形成的條件：波源通過(guò)質(zhì)點(diǎn)間的彈力作用帶動(dòng)周?chē)|(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，故波的傳播必須有彈性介質(zhì)存在，即有波源和介質(zhì)?！纠?】在機(jī)械波中有 (

)A．各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動(dòng)B．相鄰質(zhì)點(diǎn)間必有相互作用力C．前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)帶動(dòng)相鄰的后一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)必定落后于前一質(zhì)點(diǎn)D．各質(zhì)點(diǎn)也隨波的傳播而遷移【答案】A、B、C【解析】振源的振動(dòng)使其周?chē)|(zhì)點(diǎn)依次投入振動(dòng)，之所以能依次振動(dòng)下去，就是依靠了相鄰質(zhì)點(diǎn)間的相互作用力；沿波的傳播方向，后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)必滯后于前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)；質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動(dòng)，并不隨波遷移?！舅季S點(diǎn)悟】波傳播的特點(diǎn)是離波源近的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)離波源近的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，因此各相鄰質(zhì)點(diǎn)間必須有力的作用，但各質(zhì)點(diǎn)只能在平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。對(duì)應(yīng)練習(xí)1．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和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)傳給了介質(zhì)，振動(dòng)就會(huì)在介質(zhì)中向遠(yuǎn)處傳播；當(dāng)波源停止振動(dòng)時(shí)，介質(zhì)仍然繼續(xù)傳播波源振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式，不會(huì)隨波源停止振動(dòng)而停止傳播，即波不會(huì)停止傳播，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：A、B知識(shí)點(diǎn)2 橫波和縱波(1)橫波質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向跟波的傳播方向垂直的波叫做橫波。①波峰：在橫波中凸起的最高處叫做波峰。②波谷：在橫波中凹下的最低處叫做波谷。橫波也叫凹凸波。(2)縱波質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向跟波的傳播方向在同一直線(xiàn)上的波叫做縱波。①密部：在縱波中，質(zhì)點(diǎn)分布最密的地方叫做密部。②疏部：在縱波中，質(zhì)點(diǎn)分布最疏的地方叫做疏部?？v波也叫疏密波。注意：①介質(zhì)：能夠傳播機(jī)械振動(dòng)的物質(zhì)叫介質(zhì)，它可以是固、液、氣三態(tài)中任意一種，可以把介質(zhì)看成由許多質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成，各質(zhì)點(diǎn)跟相鄰質(zhì)點(diǎn)互相聯(lián)系。②氣體、液體、固體三種介質(zhì)都能傳播縱波，但氣體不能傳播橫波。因?yàn)闅怏w不能發(fā)生剪切形變，無(wú)法傳播橫波。③橫波與縱波的區(qū)別橫波縱波概念在波動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向互相垂直，這種波叫橫波在波動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向相互平行，這種波叫縱波介質(zhì)只能在固體介質(zhì)中傳播在固體、液體和氣體介質(zhì)中均能傳播。聲波是縱波特征在波動(dòng)中交替、間隔出現(xiàn)波峰和波谷在波動(dòng)中交替、間隔出現(xiàn)密部和疏部【例2】關(guān)于橫波與縱波，下列說(shuō)法中正確的是(

)A．質(zhì)點(diǎn)上下振動(dòng)形成的波是橫波B．質(zhì)點(diǎn)水平振動(dòng)形成的波是縱波C．波沿水平方向傳播，質(zhì)點(diǎn)在豎直方向上下振動(dòng)，這類(lèi)波是橫波D．質(zhì)點(diǎn)在水平面內(nèi)振動(dòng)，波沿水平方向傳播，這類(lèi)波是縱波【答案】C【解析】質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與傳播方向垂直的波叫橫波，而質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與傳播方向在同一直線(xiàn)上的波叫縱波，由定義可知，只有C項(xiàng)正確?！舅季S點(diǎn)悟】正確掌握橫波和縱波的特點(diǎn)是解決題目的關(guān)鍵。對(duì)應(yīng)練習(xí)2．關(guān)于橫波和縱波，下列說(shuō)法正確的是(

)A．質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直的波叫橫波B．質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向在同一直線(xiàn)上的波叫縱波C．橫波有波峰和波谷，縱波有密部和疏部D．地震波是橫波，聲波是縱波解析：根據(jù)橫波和縱波的定義知，A、B、C正確，聲波是一種縱波，但地震波中既有橫波又有縱波，D錯(cuò)誤。答案：A、B、C知識(shí)點(diǎn)3 機(jī)械波(1)機(jī)械波機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播，形成機(jī)械波。(2)特點(diǎn)波傳播了運(yùn)動(dòng)形式，傳遞了能量，傳遞了信息。①各質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動(dòng)，其振動(dòng)的頻率(或周期)都與波源(或周期)的頻率相同，各質(zhì)點(diǎn)的起振方向都與波源相同，但不同步，離波源越遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)越滯后。②機(jī)械波傳播的是波源的運(yùn)動(dòng)形式和波源提供的能量，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移，而是在自己的平衡位置附近振動(dòng)。在橫波中，波動(dòng)方向與振動(dòng)方向垂直。均勻介質(zhì)中，波動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)。③介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)靠彈力相互作用，前一質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，后一質(zhì)點(diǎn)跟著前一質(zhì)點(diǎn)，故可看到一質(zhì)點(diǎn)的位置而確定后一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向。此外，若不計(jì)能量損失，在均勻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅應(yīng)相同。④機(jī)械波在傳播時(shí)也傳遞了信息?！纠?】關(guān)于機(jī)械波，下列說(shuō)法正確的是(

)A．機(jī)械波的傳播方向就是介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向B．機(jī)械波的傳播伴隨著振動(dòng)能量的傳遞C．機(jī)械波傳播的是振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式，質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移D．波不但能傳遞能量，也能傳遞信息【答案】B、C、D【解析】機(jī)械波的傳播方向是由波源通過(guò)介質(zhì)向周?chē)鷤鞑サ姆较颍橘|(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向是各質(zhì)點(diǎn)在各自平衡位置做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方向，兩者并無(wú)聯(lián)系；機(jī)械波不僅傳播振動(dòng)的形式，而且也傳遞能量和信息，傳播過(guò)程中，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)只在各自平衡位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并不隨波遷移，故B、C、D正確?！舅季S點(diǎn)悟】理解波的傳播方向與介質(zhì)振動(dòng)方向并無(wú)必然聯(lián)系及機(jī)械波的特點(diǎn)是解題的關(guān)鍵。對(duì)應(yīng)練習(xí)3．關(guān)于機(jī)械波的敘述，下列說(shuō)法正確的是(

)A．在機(jī)械波的形成過(guò)程中，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)隨波一起發(fā)生遷移B．介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)不隨波一起發(fā)生遷移，只是在平衡位置附近沿波的傳播方向往復(fù)振動(dòng)C．機(jī)械波傳播的是機(jī)械振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式D．介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期是相同的解析：機(jī)械波傳播的是機(jī)械振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)僅在平衡位置附近振動(dòng)，并沒(méi)有隨波一起遷移，故A錯(cuò)，C對(duì)；質(zhì)點(diǎn)在平衡位置的振動(dòng)方向可與波的傳播方向垂直，例如橫波，故B錯(cuò)；由波的形成過(guò)程可知，D正確。答案：C、D1.振動(dòng)和波動(dòng)的關(guān)系類(lèi)別振動(dòng)波動(dòng)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象振動(dòng)是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)所表現(xiàn)出的周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象波動(dòng)是質(zhì)點(diǎn)群聯(lián)合起來(lái)表現(xiàn)出的周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象運(yùn)動(dòng)成因質(zhì)點(diǎn)由于某種原因離開(kāi)平衡位置，同時(shí)受到指向平衡位置的力——回復(fù)力的作用介質(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)，并將振動(dòng)形式由近及遠(yuǎn)的傳播開(kāi)，各質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用的彈力聯(lián)系(1)振動(dòng)是波動(dòng)的起因，波動(dòng)是振動(dòng)的傳播(2)有波動(dòng)一定有振動(dòng)，有振動(dòng)不一定有波動(dòng)(3)波動(dòng)的周期等于質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期2.橫波和縱波的比較橫波縱波概念在波動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向相互垂直，這種波叫橫波在波動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向相互平行，這種波叫縱波介質(zhì)只能在固體中傳播在固體、液體和氣體中均能傳播，聲波是縱波特征在波動(dòng)中交替、間隔出現(xiàn)波峰和波谷在波動(dòng)中交替、間隔出現(xiàn)密部和疏部圖12－1－1A．介質(zhì)中所有質(zhì)點(diǎn)的起振方向都是豎直向下的，但圖中質(zhì)點(diǎn)9起振最晚B．圖中所有質(zhì)點(diǎn)的起振時(shí)間都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的C．圖中質(zhì)點(diǎn)8的振動(dòng)完全重復(fù)質(zhì)點(diǎn)7的振動(dòng)，只是質(zhì)點(diǎn)8振動(dòng)時(shí)，通過(guò)平衡位置或最大位移的時(shí)間總是比質(zhì)點(diǎn)7通過(guò)的相同位置時(shí)落后T/4D．只要圖中所有質(zhì)點(diǎn)都已振動(dòng)了，質(zhì)點(diǎn)1與質(zhì)點(diǎn)9的振動(dòng)步調(diào)就完全一致，但如果質(zhì)點(diǎn)1發(fā)生的是第100次振動(dòng)，則質(zhì)點(diǎn)9發(fā)生的就是第98次振動(dòng)【答案】A、C、D地震是由于地殼的運(yùn)動(dòng)而造成的。地震時(shí)，巖層破裂產(chǎn)生的強(qiáng)烈振動(dòng)以波的形式從震源向各個(gè)方向傳播，形成地震波。地震波分為縱波、橫波和面波，縱波和橫波在地球內(nèi)部傳播，而面波只能沿地球表面?zhèn)鞑ァ？v波的傳播能引起地面沿垂直方向的振動(dòng)。橫波的傳播能引起地面產(chǎn)生前后或左右的晃動(dòng)。面波可使地面產(chǎn)生上下和前后方向的振動(dòng)，也能使地而產(chǎn)生近似水平方向的左右擺動(dòng)。在震中區(qū)，縱、橫、面三種波并未分離，且振幅較大，互相疊加，地面產(chǎn)生相當(dāng)復(fù)雜的震動(dòng)，造成建筑物的破壞。隨著距離增加，各類(lèi)波互相分離，波振動(dòng)能量逐漸減弱，破壞力也在逐步減小。強(qiáng)烈地震造成的危害是巨大的。如我國(guó)1976年的唐山大地震，死亡20多萬(wàn)人，近7000戶(hù)斷門(mén)絕煙，幾乎全部建