【課件】波的形成和描述 課件物理魯科版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

第三章機(jī)械波1.波的形成和描述教學(xué)目標(biāo)CONTENT010203掌握波的描述方法了解縱波和橫波的區(qū)別以及波峰、波谷、密部和疏部等概念知道波的形成原理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)了一圈圈波紋，逐漸向遠(yuǎn)處擴(kuò)散開來。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新課引入實(shí)驗(yàn)與探究如圖，取一條較長的軟繩，一端系在墻上，另一端用手握住，分別在下列情況下會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象：向上抖動(dòng)一次；向下抖動(dòng)一次；上下抖動(dòng)一次；持續(xù)上下抖動(dòng)；觀察繩波的產(chǎn)生和傳播現(xiàn)象：向上抖動(dòng)一次，可以看到繩上形成一個(gè)凸起部分，這個(gè)凸起部分向另一端傳去；向下抖動(dòng)一次，可以看到繩上形成一個(gè)凹下部分，這個(gè)凹下部分也向另一端傳去；連續(xù)向上、向下抖動(dòng)長繩，可以看到一列波產(chǎn)生和傳播的情形。點(diǎn)擊波的形成與傳播一知能提升波源和介質(zhì)1.機(jī)械波：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成的波2.波源：振動(dòng)源3.介質(zhì)：傳播機(jī)械振動(dòng)的媒介。例如：繩子、絲帶4.形成機(jī)械波的兩個(gè)條件：繩子各部分看成許多質(zhì)點(diǎn)組成，各部分之間存在著相互作用的彈力沿波的傳播方向上后一個(gè)質(zhì)點(diǎn)比前一個(gè)質(zhì)點(diǎn)落后一段時(shí)間，質(zhì)點(diǎn)依次被帶動(dòng)t=時(shí)刻：t=時(shí)刻：t=0時(shí)刻：t=時(shí)刻：t=T時(shí)刻：t=時(shí)刻：1.繩上各點(diǎn)有沒有隨波遷移？波傳播的是什么？2.繩上各點(diǎn)是同時(shí)起振的嗎？繩上各點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)一致嗎？起振方向相同嗎？3.繩上各點(diǎn)振動(dòng)頻率相同嗎？質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動(dòng)，不隨波遷移。離振源近的質(zhì)點(diǎn)先起振，前帶后，后跟前，繩上各點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)不一致，各質(zhì)點(diǎn)的起振方向與振源起振方向相同。各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都是受迫振動(dòng)，頻率均等于振源頻率。機(jī)械波是傳遞振動(dòng)形式和能量的一種方式。波在傳遞振動(dòng)的同時(shí)，也將波源的能量傳遞出去。1.橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波.波峰波峰波谷振動(dòng)方向波的傳播方向平衡位置①特征：凸凹相間，具有交替出現(xiàn)的波峰和波谷.②僅在固體中傳播.波的分類二知能提升2.縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一條直線上的波.②可在固體、液體和氣體中傳播.①特征：疏密相間，有交替出現(xiàn)的密部和疏部.密部疏部密部疏部波的傳播方向質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向發(fā)聲體振動(dòng)時(shí)在空氣中產(chǎn)生的聲波是縱波。例如振動(dòng)的音叉，它的叉股向一側(cè)振動(dòng)時(shí)，壓縮鄰近的空氣，使這部分空氣變密，叉股向另一側(cè)振動(dòng)時(shí)，又使這部分空氣變得稀疏。這種疏密相間的狀態(tài)向外傳播就形成聲波。聲波傳入人耳，使鼓膜振動(dòng)，就引起聲音的感覺。聲波不僅能在空氣中傳播，也能在液體、固體中傳播。固體傳聲氣體傳聲液體傳聲有的波，既包含橫波，又包含縱波，如地震波。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)，人們一般先感覺到上下顛簸，然后才感覺到有很強(qiáng)的水平晃動(dòng)。橫波是地震造成破壞的主要原因。下圖是根據(jù)一張繩上橫波的照片畫出的圖，記錄了繩上各質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的具體位置。如果建立直角坐標(biāo)系，把該時(shí)刻繩上各質(zhì)點(diǎn)的具體位置反映在坐標(biāo)系中，就可以得到這一時(shí)刻繩子上波的圖像。1.用橫坐標(biāo)表示在波傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置.2.用縱坐標(biāo)表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移.3.在xoy坐標(biāo)平面上畫出某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移.

正方向負(fù)方向

O4.波的圖像的畫法：將某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移矢量的末端用光滑的曲線連接起來。波的描述三知能提升波的圖像5.圖像的特點(diǎn)：如果波的圖像是正弦曲線，這樣的波叫作正弦波，也叫簡諧波。A-AOyx6.波峰：在波的傳播方向上達(dá)到正向最大位移的質(zhì)點(diǎn)。7.波谷：在波的傳播方向上達(dá)到反向最大位移的質(zhì)點(diǎn)。波峰波谷振動(dòng)圖像波動(dòng)圖像圖像物理意義橫坐標(biāo)縱坐標(biāo)圖像變化運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)tyATxyA

表示一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻對(duì)平衡位置的位移表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)對(duì)平衡位置的位移表示時(shí)間表示各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)對(duì)平衡位置的位移各個(gè)質(zhì)點(diǎn)對(duì)平衡位置的位移隨時(shí)間延伸，原有部分不變整個(gè)波形沿波的傳播方向隨時(shí)間平移質(zhì)點(diǎn)作簡諧運(yùn)動(dòng)同一均勻介質(zhì)中，波形作勻速直線運(yùn)動(dòng)，各質(zhì)點(diǎn)作簡諧運(yùn)動(dòng)1.波長：在波的傳播方向上，振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離，叫作波長。波的特征（1）符號(hào)：??

（2）單位：m

2.橫波中相鄰兩個(gè)波峰（或波谷）之間的距離等于波長3.縱波中相鄰兩個(gè)密部（或疏部）之間的距離等于波長????

一列波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，其頻率（或周期）、波長及波速哪個(gè)會(huì)改變？哪個(gè)不會(huì)改變？討論與交流波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)傳播時(shí)，頻率（或周期）不變，波長與波速會(huì)改變。機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度由介質(zhì)的性質(zhì)決定。如圖是t時(shí)刻波的圖像，波以一定的速度v在介質(zhì)中傳播。t時(shí)刻波的圖像yOxvt+Δt時(shí)刻波的圖像經(jīng)過Δt的時(shí)間，波的圖像沿波的傳播方向運(yùn)動(dòng)了Δx=vΔt的距離Δx=vΔt如果Δt=T，波的圖像會(huì)如何？前面會(huì)重合例1.

(多選)下列關(guān)于橫波、縱波的說法正確的是(

)A.橫波中，凸起的最高處叫波峰，凹下的最低處叫波谷B.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波C.橫波和縱波傳播的是振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式，質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移D.沿橫向傳播的波叫橫波，沿縱向傳播的波叫縱波E.沿橫向傳播的波叫縱波，沿縱向傳播的波叫橫波解析：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波叫橫波，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叫縱波；橫波具有波峰和波谷，兩種波傳播的是振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式，質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移，A、B、C正確。ABC典例精析例2.（多選）如圖是一列簡諧橫波某時(shí)刻波的圖像，Q、P、N是波的傳播方向上的三個(gè)質(zhì)點(diǎn)，此時(shí)刻三個(gè)質(zhì)點(diǎn)到各自平衡位置的距離相等，并且質(zhì)點(diǎn)P正加速運(yùn)動(dòng)，則(

)A.此時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)Q正加速運(yùn)動(dòng)B.此時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)N正加速運(yùn)動(dòng)C.再過半個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)Q正加速運(yùn)動(dòng)D.再過半個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)N正加速運(yùn)動(dòng)解析：因?yàn)轭}圖所示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P正在加速運(yùn)動(dòng)，即向下運(yùn)動(dòng)靠近平衡位置，根據(jù)“上下坡”法判斷可知波向左傳播，此時(shí)Q向上運(yùn)動(dòng)，處于減速狀態(tài)；N向上運(yùn)動(dòng)，處于加速狀態(tài)，A錯(cuò)誤，B正確；再過半個(gè)周期，Q向下運(yùn)動(dòng)，處于減速狀態(tài)，N向下運(yùn)動(dòng)，處于加速狀態(tài)，C錯(cuò)誤，D正確。BD一、波的形成與傳播：波源+介質(zhì)二、波的分類：橫波和縱波三、波的描述：波的圖像、波的特征課堂小結(jié)1.(多選)關(guān)于橫波和縱波，下列說法正確的是(

)A.對(duì)于縱波，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向有時(shí)相同，有時(shí)相反B.對(duì)于橫波，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向一定垂直C.形成縱波的質(zhì)點(diǎn)隨波一起遷移D.空氣介質(zhì)只能傳播縱波解析：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波是橫波，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一條直線上的波是縱波；縱波質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向有時(shí)相同，有時(shí)相反，A、B項(xiàng)正確；無論橫波還是縱波，質(zhì)點(diǎn)都不隨波遷移，C項(xiàng)錯(cuò)誤；橫波不能在空氣中傳播，空氣只能傳播縱波，D項(xiàng)正確。跟蹤練習(xí)ABD

2.(多選)關(guān)于機(jī)械波的形成和傳播，下列說法正確的是(

)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C.同一機(jī)械波參與振動(dòng)的所有質(zhì)點(diǎn)有相同的頻率D.機(jī)械波傳播過程中各質(zhì)點(diǎn)隨波遷移，波的傳播也是振動(dòng)能量的傳遞解析：只有物體做機(jī)械振動(dòng)，而其周圍沒有傳播這種振動(dòng)的介質(zhì)，不可能形成機(jī)械波，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；任何一個(gè)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)都是由波源帶動(dòng)的，并將振動(dòng)傳播開來，所以后一質(zhì)點(diǎn)總是落后前一質(zhì)點(diǎn)，故選項(xiàng)B、C正確；形成機(jī)械波的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)，只在平衡位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并沒有隨波遷移，離振源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的能量是通過各質(zhì)點(diǎn)的傳遞從振源獲得的，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。BC3.(多選)關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系，下列說法正確的是(

)A.振動(dòng)是形成波的原因，波動(dòng)是振動(dòng)的傳播B.振動(dòng)是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)的現(xiàn)象，波動(dòng)是許多質(zhì)點(diǎn)聯(lián)合起來呈現(xiàn)的現(xiàn)象C.波的傳播速度就是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度D.有波動(dòng)一定有振動(dòng)，有振動(dòng)一定有波動(dòng)解析：由于介質(zhì)中的各部分存在相互作用，所以某一點(diǎn)的振動(dòng)會(huì)引起相鄰部分質(zhì)點(diǎn)發(fā)生振動(dòng)，這樣振動(dòng)就由近及遠(yuǎn)傳播開去而形成波，故選項(xiàng)A、B正確；波的傳播速度和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度沒有關(guān)系，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；有波動(dòng)一定有振動(dòng)，但有振動(dòng)不一定有波動(dòng)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。AB4.下列關(guān)于橫波、縱波的說法正確的是(

)A.同一波源在同一介質(zhì)中形成的機(jī)械波中可同時(shí)具有橫波和縱波B.由于橫波、縱波的振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系不同，因此橫波、縱波

不可能沿同一方向傳播C.橫波、縱波在同一介質(zhì)中的傳播速度一定相等D.只要存在介質(zhì)，不管是固體、液體或氣體，均可傳播橫波和縱波解析：同一波源產(chǎn)生的波中可同時(shí)具有橫波、縱波，如地震波，選項(xiàng)A正確；雖然傳播這兩種波的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向的關(guān)系不同，但并不妨礙兩者沿同一方向傳播，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在同一介質(zhì)中，橫波和縱波傳播速度一般不同，如地震波中縱波比橫波傳播得快，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；橫波可以在固體內(nèi)傳播，不可以在液體、氣體中傳播，縱波可在固體、液體和氣體中傳播，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。A5.(多選)關(guān)于波的傳播，下列說法正確的是(

)A.相鄰質(zhì)點(diǎn)間必有相互作用力B.各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近做受迫振動(dòng)，但振動(dòng)頻率不等于振源頻率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)必定落后于前一質(zhì)點(diǎn)D.各質(zhì)點(diǎn)隨波的傳播而遷移解析：在波的傳播過程中，質(zhì)點(diǎn)之間依靠相互作用依次振動(dòng)，故選項(xiàng)A正確；介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在振源的帶動(dòng)下做受迫振動(dòng)，所以頻率都是一樣的，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于是前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)帶動(dòng)了相鄰后一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，所以后一質(zhì)點(diǎn)必定落后于前一質(zhì)點(diǎn)，故選項(xiàng)C正確；各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動(dòng)，并不隨波遷移，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。AC

6.(多選)關(guān)于波長，下列說法正確的是(

)A.在一個(gè)周期內(nèi)振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的距離等于波長B.在一個(gè)周期內(nèi)某個(gè)質(zhì)點(diǎn)所走過的路程等于波長C.在波的傳播方向上位移始終相同的相鄰兩質(zhì)點(diǎn)間的距離等于波長D.在波的傳播方向上振動(dòng)速度始終相同的相鄰兩質(zhì)點(diǎn)間的距離等于波長解析：在波動(dòng)中，對(duì)平衡位置的位移總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離等于波長，在一個(gè)周期內(nèi)，振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播距離等于一個(gè)波長，故選項(xiàng)A、C正確；在波傳播過程中，質(zhì)點(diǎn)只是上下振動(dòng)，并不隨波遷移，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在波的傳播方向上振動(dòng)速度始終相同的相鄰兩質(zhì)點(diǎn)間的距離等于波長，故選項(xiàng)D正確。ACD

7.一列簡諧波在x軸上傳播，在某時(shí)刻波形如圖所示，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的振幅為零解析：由題意可知波沿x軸負(fù)方向傳播，質(zhì)點(diǎn)C向下運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)B將比質(zhì)點(diǎn)A先回到平衡位置，質(zhì)點(diǎn)D的位移為零，但振幅不為零。B8.(多選)關(guān)于波長的下列說法正確的是(

)A.機(jī)械振動(dòng)在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離等于一個(gè)波長B.在波形上位移相同的相鄰兩質(zhì)點(diǎn)之間的距離等于一個(gè)波長C.在波形上速度最大且相同的相鄰兩質(zhì)點(diǎn)間的距離等于一個(gè)波長D.在波形上振動(dòng)情況總是相同的兩點(diǎn)間的距離等于一個(gè)波長解析：機(jī)械振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)向遠(yuǎn)處傳播一個(gè)完整的波形，故選項(xiàng)A正確；由波形可見，在一個(gè)完整波形上，位移相同的相鄰質(zhì)點(diǎn)之間的距離不一定等于一個(gè)波長，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；速度最大且相同的質(zhì)點(diǎn)，在波形上是在平衡位置上，如果相鄰，那么正好是一個(gè)完整