物理：12.1《波的形成和傳播》課件(新人教版選修3-4)

●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．(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．●考綱須知內(nèi)容要求機(jī)械波Ⅰ橫波和縱波Ⅰ橫波的圖象Ⅱ波速、波長(zhǎng)和頻率(周期)的關(guān)系Ⅱ波的干涉和衍射現(xiàn)象Ⅰ多勒普效應(yīng)※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※知道機(jī)械波傳播的是振動(dòng)的形式、能量和信息手拿繩的一端，上下擺動(dòng)一次，使繩上形成一個(gè)凸起狀態(tài)，隨后形成一個(gè)凹落狀態(tài)，可以看到，這個(gè)凸起狀態(tài)和凹落狀態(tài)在繩上從一端向另一端移動(dòng)．手繼續(xù)上下擺動(dòng)，在繩上就形成一列波．1．機(jī)械振動(dòng)在

中的傳播形成 ．機(jī)械波分為

和

兩類．2．橫波在傳播時(shí)，波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向 ．3．縱波在傳播時(shí)，波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向 ．4．機(jī)械波的產(chǎn)生條件：①要有

；②要有傳播振動(dòng)的 ．介質(zhì)機(jī)械波橫波縱波垂直在同一直線上介質(zhì)振源(1)產(chǎn)生：振源的振動(dòng)帶動(dòng)周?chē)|(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，振動(dòng)由近及遠(yuǎn)傳播形成機(jī)械波．(2)傳播：機(jī)械波傳播必須有介質(zhì)的參與，能向外傳遞運(yùn)動(dòng)和能量．(3)機(jī)械波的形成條件：一是有振源；二是必須有介質(zhì)．因?yàn)榭拷橘|(zhì)質(zhì)點(diǎn)間的相互作用帶動(dòng)周?chē)|(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，形成波．(4)機(jī)械波傳播的是波源的振動(dòng)形式．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)，各質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動(dòng)，其振動(dòng)的頻率(或周期)都與波源的頻率(或周期)相同，各振點(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．(5)機(jī)械波傳播的是波源提供的能量．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)振動(dòng)，故可根據(jù)前一質(zhì)點(diǎn)的位置而確定后一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向．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．(6)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．(7)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：(1)有波源和有介質(zhì)是形成機(jī)械波的必須條件，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)．(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，只在各自平衡位置附近做往復(fù)振動(dòng)．關(guān)于機(jī)械波的下列說(shuō)法中，正確的是(

)A．自然界所刮的風(fēng)就是一種機(jī)械波B．波不僅能傳遞能量，而且參與振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)也在隨波遷移C．波將波源的運(yùn)動(dòng)形式傳播出去的同時(shí)，也可以傳遞信息D．能傳播機(jī)械波的介質(zhì)一定是可以自由流動(dòng)的答案：C解析：自然界所刮的風(fēng)，實(shí)質(zhì)上是由于壓強(qiáng)差等因素引起的空氣流動(dòng)，不是機(jī)械波，所以A錯(cuò)；波是運(yùn)動(dòng)形式的傳播，是能量傳遞的一種方式，但各質(zhì)點(diǎn)均在各自平衡位置附近振動(dòng)，并不隨波遷移，因此B錯(cuò)；波不僅能傳播運(yùn)動(dòng)形式，它也是信息傳遞的載體，故C正確；固體也能傳播機(jī)械波，故D錯(cuò)．認(rèn)真理解波的傳播實(shí)質(zhì)，是正確解答本題的關(guān)鍵.(1)按質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向的關(guān)系，可把機(jī)械波分成橫波和縱波．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．在橫波中，凸起的最高處叫做波峰，凹下的最低處叫做波谷．如繩波．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．在縱波中，質(zhì)點(diǎn)分布最密的位置叫做密部，質(zhì)點(diǎn)分布最疏的位置叫做疏部．如聲波．(2)橫波只能在固體中傳播，而縱波可以在固、液、氣三種狀態(tài)的物質(zhì)中傳播．①橫波是物體的形狀發(fā)生了變化而產(chǎn)生彈力作用所致，由于只有固體才有固定的形狀，也只能發(fā)生形變時(shí)才產(chǎn)生彈力，所以只有在彈性固體里才能產(chǎn)生橫波．②產(chǎn)生縱波時(shí)，物體的各部分經(jīng)常在壓縮和拉長(zhǎng)，也就是說(shuō)經(jīng)常在改變自己的體積，在體積改變時(shí)，固體內(nèi)固然要產(chǎn)生彈力，液體和氣體也要產(chǎn)生彈力，所以縱波在這三種狀態(tài)的介質(zhì)中都能傳播．③縱波和橫波可同時(shí)存在于同一種介質(zhì)中，如地震波，既有橫波，又有縱波，橫波和縱波同時(shí)在地殼中傳播．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．根據(jù)你對(duì)振動(dòng)與波動(dòng)的理解，談一談二者的區(qū)別和聯(lián)系．解析：(1)兩者的聯(lián)系：①振動(dòng)是波動(dòng)的起因，波動(dòng)是振動(dòng)在介質(zhì)中向周?chē)膫鞑ィ跊](méi)有振動(dòng)一定沒(méi)有波動(dòng)，有振動(dòng)也不一定有波動(dòng)，但有波動(dòng)一定有振動(dòng)．(2)兩者的區(qū)別：①?gòu)倪\(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象看，振動(dòng)是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)或一個(gè)物體通過(guò)某一中心(平衡位置)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；而波動(dòng)是由振動(dòng)引起的，是介質(zhì)中大量質(zhì)點(diǎn)依次發(fā)生振動(dòng)而形成的集體運(yùn)動(dòng)．②從運(yùn)動(dòng)原因看，振動(dòng)是由于質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置后受到回復(fù)力作用；而波動(dòng)是由于彈性介質(zhì)中某一部分受到擾動(dòng)后發(fā)生形變，產(chǎn)生了彈力而牽連與它相鄰部分的質(zhì)點(diǎn)也隨同它做同樣的運(yùn)動(dòng)，這樣由近及遠(yuǎn)地向外傳開(kāi)．在波動(dòng)中各部分質(zhì)點(diǎn)也受到回復(fù)力作用．③從能量的變化看，振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)換，總的機(jī)械能守恒．波在傳播過(guò)程中，由于每一質(zhì)點(diǎn)在不斷的吸收和放出能量，因而波的傳播過(guò)程就是能量的傳播過(guò)程．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)能量的傳遞解析：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，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤．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，故B、C選項(xiàng)正確．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，故D選項(xiàng)不正確．答案：BC點(diǎn)評(píng)：深刻理解波的概念、形成的原因和特點(diǎn)，避免造成混淆．(2009·西安高二檢測(cè))關(guān)于機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波下列敘述不正確的是(

)A．有機(jī)械振動(dòng)必有機(jī)械波B．有機(jī)械波必有機(jī)械振動(dòng)C．在波的傳播中，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)并不隨波的傳播發(fā)生遷移D．在波的傳播中，如果振源停止振動(dòng)，波的傳播并不會(huì)立即停止答案：A解析：機(jī)械振動(dòng)是形成機(jī)械波的條件之一，有機(jī)械波一定有機(jī)械振動(dòng)，但有機(jī)械振動(dòng)不一定有機(jī)械波，A錯(cuò)，B對(duì)．波在傳播時(shí)，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)都在其平衡位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，它們不隨波的傳播而發(fā)生遷移，C對(duì)．振源停止振動(dòng)后，已形成的波仍繼續(xù)向前傳播，直到波的能量消耗盡為止，D對(duì)．故符合題意的選項(xiàng)為A.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？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：(1)BC

(2)不一定點(diǎn)評(píng)：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．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、氣體中傳播答案：CD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.2008年5月12日我國(guó)發(fā)生了震驚世界的四川汶川特大地震災(zāi)害，在黨中央領(lǐng)導(dǎo)下全國(guó)人民眾志誠(chéng)城，迎難而上迅速展開(kāi)氣壯山河的抗震救災(zāi)工作，譜寫(xiě)了感天動(dòng)地的英雄凱歌，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．在汶川地震時(shí)，當(dāng)?shù)鼐用窀惺艿恼駝?dòng)應(yīng)該是怎樣的？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)．答案：當(dāng)?shù)鼐用袷紫葧?huì)感到上下顛簸，后來(lái)居民又會(huì)感到在水平方向上左右搖動(dòng)．點(diǎn)評(píng)：地震是一種自然災(zāi)害，聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解釋自然現(xiàn)象，可以拓寬視野．你面前有一盆平靜的水．用筆尖輕點(diǎn)水面，觀察水波的產(chǎn)生．使筆尖周期性地輕點(diǎn)同一處水