31波的形成和描述課件高二上學(xué)期物理選擇性

第三章

機(jī)械波第一節(jié)

波的形成和描述新課導(dǎo)入

各式各樣的波就在我們身邊。池塘里碧波蕩漾、大海中波浪滔天；音樂(lè)廳琴聲繚繞使人心潮激蕩……

機(jī)械波有什么特點(diǎn)？它們?cè)趥鞑ミ^(guò)程中有什么規(guī)律？人們又是如何利用這些規(guī)律的呢？新課導(dǎo)入

隨著一滴滴晶瑩剔透的水珠落向平靜的水面，水面上出現(xiàn)了一圈圈的波紋，逐漸向遠(yuǎn)處擴(kuò)散開(kāi)來(lái)。波是怎樣形成與傳播的？本節(jié)我們將學(xué)習(xí)波的形成、分類及描述波的物理量1.知道什么是機(jī)械波以及機(jī)械波的形成條件和過(guò)程2.能區(qū)分橫波和縱波3.知道什么是波的圖像，能在簡(jiǎn)諧波的圖像中讀出質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅、波長(zhǎng)、周期等物理量4.知道波動(dòng)圖像判斷質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況；知道質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像判斷波動(dòng)情況學(xué)習(xí)目標(biāo)波的形成與傳播新課導(dǎo)入繩波水波聲波地震波(1)這幾種波在剛開(kāi)始形成時(shí)有什么共同點(diǎn)？(2)這幾種波在傳播的過(guò)程中有什么共同點(diǎn)？新課講解繩波水波聲波地震波用手抓住繩子的一端上下振動(dòng)，形成沿繩傳播的波。水面上某點(diǎn)的連續(xù)振動(dòng)沿水面?zhèn)鞑?，就形成了水波。音?聲帶振動(dòng)在空氣中傳播形成聲波。地球內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)在地殼中傳播形成地震波(1)都需要某個(gè)點(diǎn)先振動(dòng)，然后帶動(dòng)其他點(diǎn)的振動(dòng)來(lái)形成波。(2)都需要在某種物質(zhì)中傳播。新課講解機(jī)械波機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成的波稱為機(jī)械波，簡(jiǎn)稱波。波源：能夠產(chǎn)生振動(dòng)的物體或質(zhì)點(diǎn)介質(zhì)：傳播波的物質(zhì)。振動(dòng)的繩端、水面上的振動(dòng)點(diǎn)、振動(dòng)的聲帶、地震的震源……繩、水、空氣、地殼等波源和介質(zhì)是形成機(jī)械波的條件。同時(shí)存在波源和介質(zhì)。（機(jī)械波不能在真空中傳播）注意：有振動(dòng)不一定存在波，有波一定存在振動(dòng)！新課講解A-AYX0P0P1P2P3P4P5P6P7P8P9P10P11相鄰兩質(zhì)點(diǎn)間有相互作用P0P1P2P3P4P5P6P7P8P9P10P11質(zhì)點(diǎn)P1在外力作用下振動(dòng)后，后面質(zhì)點(diǎn)P2、P3…會(huì)如何運(yùn)動(dòng)？設(shè)想把繩子分成許多小的部分每一小部分可視為質(zhì)點(diǎn)新課講解A-AYX0

P0P1P2P3P4P5P6P7P8P9P10P11機(jī)械波傳播時(shí)，前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)

帶動(dòng)

后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)

滯后

前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。波的傳播特點(diǎn)機(jī)械波傳播時(shí)，機(jī)械波向外傳遞的是

平衡位置

這種運(yùn)動(dòng)形式，介質(zhì)中的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)僅在

機(jī)械振動(dòng)

附近振動(dòng)，并不隨波向前移動(dòng)。介質(zhì)中原本靜止的質(zhì)點(diǎn)，隨著波的傳播而發(fā)生振動(dòng)，表明這些振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)獲得了能量，因此，波也是傳遞

能量

的一種方式。想一想1.繩子上的質(zhì)點(diǎn)有沒(méi)有隨波遷移？答案質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近振動(dòng)，不隨波遷移。2.繩上各質(zhì)點(diǎn)是不是同時(shí)開(kāi)始振動(dòng)的？答案介質(zhì)各個(gè)質(zhì)點(diǎn)不是同時(shí)起振的，離振源近的質(zhì)點(diǎn)先起振。點(diǎn)擊開(kāi)始播放3.繩上各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的步調(diào)一致嗎？答案前面質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，后面質(zhì)點(diǎn)重復(fù)前面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，

起振方向相同。想一想4.在波的傳播過(guò)程中，介質(zhì)中各點(diǎn)振動(dòng)的周期（頻率）是否相同？答案?jìng)鞑ミ^(guò)程中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都是受迫振動(dòng)，且驅(qū)動(dòng)力來(lái)源于

振源，所以各質(zhì)點(diǎn)周期等于波源周期。5.振動(dòng)停止后波是否立即停止傳播？答案振動(dòng)停止后波的傳播并不立即停止仍向前傳播一段時(shí)間。點(diǎn)擊開(kāi)始播放6.在波的傳播過(guò)程中，波傳遞的是什么？答案機(jī)械波傳播的是振動(dòng)形式、能量。小試牛刀(1)物體做機(jī)械振動(dòng)，一定產(chǎn)生機(jī)械波。(

)(2)在繩波的形成和傳播中，所有質(zhì)點(diǎn)同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，同時(shí)停止運(yùn)動(dòng)。(

)(3)波源振動(dòng)停止后，波不能繼續(xù)傳播。(

)(4)波在傳播振動(dòng)的同時(shí)，也將波源的能量傳遞出去。(

)×√××波的分類情境導(dǎo)入繩波中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互垂直；推拉彈簧形成的波各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上。

觀察繩波和推拉彈簧形成的波，判斷這兩種波在傳播的過(guò)程中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向間有怎樣的關(guān)系？新課講解振動(dòng)方向傳播方向橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直波形特點(diǎn)：凹凸相間的波紋波峰與波谷：凹下部分的最低點(diǎn)叫波谷凸起部分的最高點(diǎn)叫做波峰點(diǎn)擊播放動(dòng)畫(huà)新課講解傳播方向振動(dòng)方向縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在一條直線上點(diǎn)擊播放動(dòng)畫(huà)波形特點(diǎn)：疏密相間。密部和疏部：質(zhì)點(diǎn)分布較稀的部分叫疏部質(zhì)點(diǎn)分布較密的部分叫密部想一想1.關(guān)于一條沿水平方向傳播的橫波，各個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向必定沿豎直方向嗎？答案不一定。橫波是振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直，可以沿豎直方向，也可以沿水平方向，只要二者垂直即為橫波。想一想答案是縱波。在空氣中，發(fā)聲物體的振動(dòng)會(huì)使它周?chē)目諝獍l(fā)生疏密變化，這種疏密相間的狀態(tài)向外傳播便形成了聲波。2.在空氣中傳播的聲波是橫波還是縱波？它是怎樣形成的？新課講解

地震波，既包含橫波，又包含縱波。在震中附近，橫波引起地面水平晃動(dòng)，縱波引起地面上下顛簸。因?yàn)榭v波在地球內(nèi)部的傳播速度大于橫波，所以地震時(shí)，人們一般先感覺(jué)到上下顛簸，然后才感覺(jué)到有很強(qiáng)的水平晃動(dòng)。橫波是地震造成破壞的主要原因。小試牛刀(來(lái)自教材)一列簡(jiǎn)諧波沿x軸傳播，在某時(shí)刻波的圖像如圖所示。已知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)e的運(yùn)動(dòng)方向向下，則A.此波沿x軸正方向傳播B.質(zhì)點(diǎn)c此時(shí)向下運(yùn)動(dòng)C.質(zhì)點(diǎn)a將比質(zhì)點(diǎn)b先回到平衡位置D.質(zhì)點(diǎn)d振幅為0√波的描述新課導(dǎo)入

波在介質(zhì)中傳播時(shí)，各質(zhì)點(diǎn)都在平衡位置附近振動(dòng)，而整個(gè)波形不斷地向前傳播。如何描述波的運(yùn)動(dòng)情況呢？新課講解波的圖像建立坐標(biāo)系描點(diǎn)連線用橫坐標(biāo)x表示沿波傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的

平衡位置

，縱坐標(biāo)y表示各個(gè)質(zhì)點(diǎn)

離開(kāi)平衡位置的位移

。規(guī)定位移方向向上為正值。在坐標(biāo)平面內(nèi)，以某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的x、y值描出各對(duì)應(yīng)點(diǎn)。用一條平滑的曲線把各點(diǎn)連接起來(lái)就得到該

時(shí)刻

波的圖像，也稱波形曲線或波形。xyOx1y1x1y1新課講解波的圖像反映了介質(zhì)中的

各個(gè)質(zhì)點(diǎn)

在

某一時(shí)刻

的位移情況。(1)波源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，在各個(gè)時(shí)刻波的圖像是一條

正弦（或余弦）曲線

，這種波稱為

簡(jiǎn)諧波

。(2)簡(jiǎn)諧波中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧振動(dòng)。物理聊吧

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像是一條正弦(或余弦)曲線；橫波中的各質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，其圖像也是一條正弦(或余弦)曲線。如圖所示的兩圖像中，一個(gè)是振動(dòng)圖像，另一個(gè)是波的圖像，你能將它們區(qū)分開(kāi)來(lái)嗎？它們的物理意義分別是什么？請(qǐng)說(shuō)出理由，并與同學(xué)討論交流。(1)辨析方法：看橫軸，振動(dòng)圖像的橫坐標(biāo)軸t表示時(shí)間，波的圖像橫坐標(biāo)軸x表示波傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，所以題圖a是振動(dòng)圖像，題圖b是波的圖像。(2)物理意義：振動(dòng)圖像表示介質(zhì)中“某一個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“各個(gè)時(shí)刻”的位移，波的圖像表示介質(zhì)中“各個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“某一時(shí)刻”的位移?？梢孕蜗蟮卣f(shuō)：波的圖像是“照相式”的，而振動(dòng)圖像是“錄像式”的。(3)下一時(shí)刻的圖像的獲得：振動(dòng)圖像是在原圖像的后面延續(xù)，而波的圖像需要將現(xiàn)在的圖像向左或向右“平移”相應(yīng)的距離。yOtyOxabtx小試牛刀(多選)根據(jù)圖甲、乙所示，判斷下列說(shuō)法正確的是A.甲是振動(dòng)圖像，乙是波的圖像B.甲是波的圖像，乙是振動(dòng)圖像C.甲中A質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，乙中B時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)D.甲中A質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)，乙中B時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)√√新課講解

波傳播過(guò)程，各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期都等于波源的振動(dòng)周期，這個(gè)周期就是波的周期，用T

表示。

介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率就是波的頻率，用

f

表示。新課講解波長(zhǎng)λ兩個(gè)

相鄰

的、相對(duì)平衡位置的位移和振動(dòng)方向總是

相同

的質(zhì)點(diǎn)間的距離①在橫波中，兩個(gè)相鄰

波峰

或兩個(gè)相鄰

波谷

之間的距離等于波長(zhǎng)②在縱波中，兩個(gè)相鄰

密部

或兩個(gè)相鄰

疏部

中央的距離等于波長(zhǎng)

物理學(xué)中，將振動(dòng)傳播的距離與傳播時(shí)間之比稱為波速。

經(jīng)過(guò)一個(gè)周期，振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)。或

通常，機(jī)械波在介質(zhì)中的波速是由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定的。在不同的介質(zhì)中，波速是不同的。新課講解0°C時(shí)聲波在幾種介質(zhì)中的波速說(shuō)明：頻率、波速、波長(zhǎng)的決定因素1．周期和頻率：只取決于波源，與v、λ無(wú)任何關(guān)系．2．速度v：決定于介質(zhì)的性質(zhì)，同一種均勻介質(zhì)，波在其中傳播的速度恒定．3．波長(zhǎng)λ：由

，波長(zhǎng)λ由波源和介質(zhì)共同決定．

①

機(jī)械波

（1）產(chǎn)生條件：

①要有波源（機(jī)械振動(dòng)）；②要有傳播振動(dòng)的介質(zhì)（相鄰質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用力）.

（2）機(jī)械波的形成本課小結(jié)1即振源波借以傳播的物質(zhì)波源介質(zhì)產(chǎn)生振動(dòng)各質(zhì)點(diǎn)間有相互作用前一質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，振動(dòng)形式傳播出去形成機(jī)械波

（3）傳播特點(diǎn)

①波傳播的是振動(dòng)的形式和能量.

②離波源越遠(yuǎn)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的相位越落后，但各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的起振方向與波源的起振方向相同.

③各個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在前面質(zhì)點(diǎn)的帶動(dòng)下做受迫振動(dòng)，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期、頻率都與波源振動(dòng)的周期、頻率相同.

④波可以傳遞信息.

本課小結(jié)如聲波

橫波與縱波

（1）橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互垂直的波，有波峰和波谷.

（2）縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上的波，有密部和疏部.

波的描述

（1）波長(zhǎng)：兩個(gè)相鄰的、相對(duì)平衡位置的位移和振動(dòng)方向總是相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離，稱為波長(zhǎng).在橫波中，兩個(gè)相鄰波峰（或波谷）之間的距離等于波長(zhǎng).在縱波中，兩個(gè)相鄰密部（或疏部）之間的距離等于波長(zhǎng).本課小結(jié)2凸起的最高處凹下的最低處3質(zhì)點(diǎn)分布最密的地方質(zhì)點(diǎn)分布最疏的地方“波長(zhǎng)”定義的關(guān)鍵，缺一不可

（2）周期和頻率：

在同一列機(jī)械波中，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期（頻率）是相同的，它們都等于波源的振動(dòng)周期（頻率）.周期

T和頻率

f互為倒數(shù)，即

（3）波速：

，由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定，在不同的介質(zhì)中，波速一般不同.另外，波速還與溫度有關(guān).本課小結(jié)與波的頻率、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅無(wú)關(guān)反映振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的快慢當(dāng)堂檢測(cè)1.（多選）關(guān)于機(jī)械波的形成，下列說(shuō)法中正確的是（

）A.物體做機(jī)械振動(dòng)，一定產(chǎn)生機(jī)械波B.后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)總是跟著先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)振動(dòng)，只是時(shí)間落后一步C.參與振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)都有相同的頻率D.機(jī)械波是介質(zhì)隨波遷移，也是振動(dòng)能量的傳遞BC解析：A錯(cuò)：機(jī)械波的形成必須具備的兩個(gè)條件：振源和介質(zhì)。只有物體做機(jī)械振動(dòng)，而其周?chē)鷽](méi)有傳播這種振動(dòng)的介質(zhì)，遠(yuǎn)處介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)不可能振動(dòng)起來(lái)而形成機(jī)械波。B、C對(duì)：任何一個(gè)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)都是一個(gè)波源，帶動(dòng)它周?chē)馁|(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，將振動(dòng)傳播開(kāi)來(lái)，所以后一質(zhì)點(diǎn)總是落后，但振動(dòng)頻率相同。D錯(cuò)：形成機(jī)械波的各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并沒(méi)有隨波遷移，離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的能量是通過(guò)各質(zhì)點(diǎn)的傳遞從波源獲得。2.（多選）關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是 （）A.振動(dòng)是波形成的原因，波是振動(dòng)的傳播形式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)系起來(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：A、B對(duì)：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)依次被帶動(dòng)起來(lái)由近及遠(yuǎn)傳播而形成波。C錯(cuò)：波的傳播速度是波形由波源向外延伸的速度，在均勻介質(zhì)中其速度大小不變，而質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度大小和方向都隨時(shí)間周期性地發(fā)生變化。D錯(cuò)：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)而立即停