機(jī)械波的形成和傳播 課件-2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期物理教科版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

第三章機(jī)械波第一節(jié)機(jī)械振動(dòng)的形成與傳播選修系列這些波都是在介質(zhì)中傳播一、機(jī)械波物理學(xué)中，把機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播稱為機(jī)械波。能夠傳播機(jī)械波的物質(zhì)（如空氣和水等）稱為介質(zhì)。知識(shí)回顧電磁場并不局限于空間某個(gè)區(qū)域，而要由近及遠(yuǎn)向周圍空間傳播開去。電磁場這樣由近及遠(yuǎn)地傳播，就形成電磁波。電磁波傳播不需要介質(zhì)，但是可以有介質(zhì)。一、機(jī)械波請(qǐng)觀察，綠色的質(zhì)點(diǎn)有“隨波逐流嗎”？繩波演示請(qǐng)點(diǎn)擊超鏈接各點(diǎn)在平衡位置附近做簡諧振動(dòng)沒有隨波遷移那波可以傳播什么呢？振動(dòng)形式能量信息一、機(jī)械波軟木塞漂浮在水槽內(nèi)平靜的水面上，手指在水槽另一端周期性地上下振動(dòng)碰觸水面。觀察水面的變化和軟木塞的運(yùn)動(dòng)情況。結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從物理學(xué)的角度說一說成語“隨波逐流”是否恰當(dāng)？實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水波到達(dá)軟木塞時(shí)，軟木塞大致在上下運(yùn)動(dòng)，但并沒有隨水波在水平方向的傳播而隨波遷移。那波是如何形成？又是如何傳播的呢？二、機(jī)械波的形成和傳播機(jī)械波的傳播：以繩波為例請(qǐng)點(diǎn)擊手把繩波實(shí)驗(yàn)中的彈性繩分成一個(gè)個(gè)小段每一小段都簡化為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)相互獨(dú)立嗎？不獨(dú)立，有分子間相互作用力質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是屬于哪一種振動(dòng)A.自由振動(dòng)B.受迫振動(dòng)C.共振D.簡諧振動(dòng)二、機(jī)械波的形成和傳播機(jī)械波又可以表述為：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中由由近及遠(yuǎn)的傳播請(qǐng)觀察動(dòng)畫，完成書本46頁的自主活動(dòng)要有保持持續(xù)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)：借以傳播波的物質(zhì)：真空中不能傳播聲音波源介質(zhì)形成機(jī)械波的條件y/mx/mO請(qǐng)問橫軸是時(shí)間嗎？是繩子上的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)坐標(biāo)12345678910111213141516123456789101112131415161234567891011121314151612345678910111213141516二、機(jī)械波的形成和傳播起振方向：各個(gè)質(zhì)點(diǎn)第一次振動(dòng)的方向當(dāng)前振動(dòng)方向：如圖箭頭所示所有質(zhì)點(diǎn)的起振方向均相同與質(zhì)點(diǎn)當(dāng)前振動(dòng)方向無關(guān)12345678910111213141516二、機(jī)械波的形成和傳播12345678910111213141516有無快速判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的方法？二、機(jī)械波的形成和傳播y/mx/mO波形平移法：v注意：此方法只能稍加平移y/mx/mO口訣法：v上坡下，下坡上示例1水平繩的一端在外界作用下上下做簡諧運(yùn)動(dòng)，形成了如圖所示沿繩子傳播的橫波。則：（1）在圖（a）中，根據(jù)波傳播的方向標(biāo)出質(zhì)點(diǎn)A、B、C、D、E此刻的速度方向，并指出哪些質(zhì)點(diǎn)的速度將越來越大。（2）在圖（b）中，質(zhì)點(diǎn)P的速度方向向下，在圖中標(biāo)出表示波傳播方向的箭頭。DECBAvP（a）（b）v分組討論：機(jī)械波在傳播過程中的特點(diǎn)？思考1：繩上的點(diǎn)有沒有隨波遷移？思考3：繩上各點(diǎn)開始振動(dòng)時(shí)的方向（起振方向）？思考2：繩上各點(diǎn)是不是同時(shí)開始振動(dòng)的，它們振動(dòng)的步調(diào)一致嗎？思考4：在波的傳播過程中，介質(zhì)中各點(diǎn)振動(dòng)的周期

（頻率）是否相同？一、機(jī)械波的形成與傳播機(jī)械波的傳播特點(diǎn)：2.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。

（步調(diào)不一致）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)的運(yùn)動(dòng)，但起振方向與振源方向相同。1.質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置振動(dòng)，并不隨波遷移。波傳播的是

振動(dòng)這種形式。3.傳播過程中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都是受迫振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力來源于

振源，其頻率等于振源頻率。帶動(dòng)性滯后性周期性重復(fù)性一、機(jī)械波的形成與傳播4.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。5.波在傳遞振動(dòng)形式的同時(shí)，也傳遞能量和信息。三、縱波和橫波橫波：（1）特征:質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直。（2）波形特點(diǎn)：

凹凸相間的波峰和波谷交替向前推進(jìn)。（3）代表所有的電磁波、光、繩波、水波、部分地震波。（4）橫波只能在固體中傳播。振動(dòng)方向傳播方向三、縱波和橫波縱波：（4）縱波比橫波的傳播速度快（地震預(yù)報(bào)的原理）（1）特征:

質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向一致。（2）波形特點(diǎn)：

疏部和密部交替向前推進(jìn)。（3）代表聲波、彈簧波、部分地震波振動(dòng)方向傳播方向聲波是縱波二、機(jī)械波的分類及其特點(diǎn)思考：聲波是橫波還是縱波？二、機(jī)械波的分類及其特點(diǎn)思考：地震波是橫波還是縱波？地震波既有橫波又有縱波二、機(jī)械波的分類及其特點(diǎn)思考：水波是橫波還是縱波？水波既不是橫波也不是縱波，叫做水紋波風(fēng)吹麥浪是由于各處的麥子同時(shí)受到風(fēng)的作用而運(yùn)動(dòng)形成的，沒有振動(dòng)形式的傳播和帶動(dòng)，所以麥子的運(yùn)動(dòng)形成的不是波；思考：到了秋天，麥浪千里。風(fēng)吹麥浪是機(jī)械波嗎？1．(多選)關(guān)于機(jī)械波的形成，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)間落后一步C．參與振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)均有相同的頻率D．機(jī)械波是介質(zhì)隨波的遷移，也是振動(dòng)能量的傳遞答案：BC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)，若物體做機(jī)械振動(dòng)，而其周圍沒有傳播這種振動(dòng)的介質(zhì)，遠(yuǎn)處介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)不可能振動(dòng)起來形成機(jī)械波，A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)它周圍的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，將振動(dòng)傳播開來，所以后一質(zhì)點(diǎn)總是落后于前一質(zhì)點(diǎn)，但振動(dòng)頻率相同，B、C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)，并沒有隨波遷移，離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的能量是通過各質(zhì)點(diǎn)的傳遞從波源獲得的，D錯(cuò)誤．2．以下對(duì)機(jī)械波的認(rèn)識(shí)正確的是(

)A．形成機(jī)械波一定要有振源和介質(zhì)B．振源做簡諧運(yùn)動(dòng)形成的波中，各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況完全相同C．橫波向右傳播時(shí)，處于波峰的質(zhì)點(diǎn)也向右遷移D．機(jī)械波向右傳播時(shí)，右方的質(zhì)點(diǎn)比左方的質(zhì)點(diǎn)早一些振動(dòng)答案：A解析：振源和介質(zhì)是形成機(jī)械波的兩個(gè)必不可少的條件，A正確；簡諧運(yùn)動(dòng)在介質(zhì)中傳播時(shí)，沿波的傳播方向上，后面的質(zhì)點(diǎn)比前面的質(zhì)點(diǎn)總要晚一些開始振動(dòng)，但質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波的傳播而發(fā)生遷移，而且各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)步調(diào)不一致，B、C、D錯(cuò)誤．3．(多選)下列關(guān)于橫波與縱波的說法正確的是(

)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，而固體中的聲波既可能是縱波，也可能是橫波，A錯(cuò)誤；水波既不是橫波，也不是縱波，它的形式比較復(fù)雜，B錯(cuò)誤；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；橫波只能在固體中傳播，縱波在固體、液體、氣體中都可以傳播，D正確．4．在敲響古剎里的大鐘時(shí)，有的同學(xué)發(fā)現(xiàn)，停止對(duì)大鐘的撞擊后，大鐘仍“余音未絕”，其原因是(

)A．大鐘的回聲B．大鐘在繼續(xù)振動(dòng)，空氣中繼續(xù)形成聲波C．人的聽覺發(fā)生“暫留”的緣故D．大鐘雖停止振動(dòng)，但空氣仍在振動(dòng)答案：B解析：停止對(duì)大鐘的撞擊后，大鐘的振動(dòng)不會(huì)立即停止，振動(dòng)的能量不會(huì)立即消失，大鐘做一段時(shí)間的阻尼振動(dòng)，因此還會(huì)在空氣中形成聲波，這就是“余音未絕”的原因，B正確．5．(多選)一列簡諧橫波沿繩子向右傳播，某時(shí)刻繩子形成如圖所示的形狀．對(duì)此時(shí)繩上A、B、C、D、E、F六個(gè)質(zhì)點(diǎn)的說法正確的是(

)A．它們的振幅相同B．質(zhì)點(diǎn)D和質(zhì)點(diǎn)F的速度方向相同C．質(zhì)點(diǎn)A和質(zhì)點(diǎn)C的速度方向相同D．從此時(shí)算起，質(zhì)點(diǎn)B比質(zhì)點(diǎn)C先回到平衡位置答案：AD解析：波中各質(zhì)點(diǎn)均做受迫振動(dòng)，不考慮能量損耗，各質(zhì)點(diǎn)振幅相同，A正確；波傳播時(shí)