高中物理 波的形成和描述課件 魯科版選修3-4.ppt

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,,高中物理·選修3-4·魯教版,,,第2章 機(jī)械波 第1講 波的形成和描述,[目標(biāo)定位] 1.理解機(jī)械波的形成過程和產(chǎn)生條件，知道波的分類及橫波和縱波的概念，明確機(jī)械波傳播的特點(diǎn).2.知道波的圖象，能從中獲取波長(zhǎng)、振幅、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向或波的傳播方向等信息.3.能區(qū)別振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象.4.知道波長(zhǎng)、周期、頻率和波速的概念，會(huì)用v＝λf進(jìn)行有關(guān)計(jì)算.5.掌握波在傳播過程中的周期性和雙向性特點(diǎn)．,一、波的形成與傳播 1．介質(zhì)：繩子、水、空氣、地殼等傳播 的物質(zhì)． 2．機(jī)械波： 在介質(zhì)中的傳播稱為機(jī)械波，簡(jiǎn)稱波． 3．波的形成：前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)總是要 后一個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，依次帶動(dòng)下去， 也就由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播，從而形成了波． 4．機(jī)械波是 這種運(yùn)動(dòng)形式的傳播，介質(zhì)本身 沿著波的傳播方向遷移． 5．波也是傳遞 的一種方式．,波,機(jī)械振動(dòng),帶動(dòng),振動(dòng),機(jī)械振動(dòng),不會(huì),能量,二、波的分類 1．根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向之間的關(guān)系，可以把機(jī)械波分為 和 兩類． 2．橫波 (1)定義：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向 的波． (2)描述 波峰：凸起的 處． 波谷：凹下的 處．,橫波,縱波,垂直,最高,最低,3．縱波 (1)定義：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在 上的波． (2)描述 ①密部：質(zhì)點(diǎn)分布最 的地方． ②疏部：質(zhì)點(diǎn)分布最 的地方．,同一直線,密,疏,三、波的描述 1．波的圖象描述 (1)波的圖象：用橫坐標(biāo)x表示波傳播方向上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的 ，用縱坐標(biāo)y表示各個(gè)質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的 ，規(guī)定位移方向向上為正值．在坐標(biāo)平面內(nèi)，以 時(shí)刻 質(zhì)點(diǎn)的x、y值描出各對(duì)應(yīng)點(diǎn)，再把這些點(diǎn)用光滑的曲線連接起來(lái)，就得到該時(shí)刻波的圖象，也稱波形曲線或波形．,平衡,,位置,位移,某一,各個(gè),(2)簡(jiǎn)諧波 ①定義：如果介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)做 運(yùn)動(dòng)，它所形成的波就是一種最基本、最簡(jiǎn)單的波，叫做簡(jiǎn)諧波． ②波形：正弦或(或余弦)曲線．,簡(jiǎn)諧,相同,時(shí)間,相同,波源,每秒,相鄰,,,介質(zhì),λf,,,想一想 波速就是振動(dòng)速度嗎？ 答案 不是．波速是振動(dòng)形式勻速向外傳播的速度，始終沿傳播方向，在同一介質(zhì)中波速不變；振動(dòng)速度是指質(zhì)點(diǎn)在平衡位置附近振動(dòng)的速度，大小和方向都隨時(shí)間做周期性變化.,一、波的形成和傳播 1．波的形成 傳播波的物質(zhì)，如水、繩、空氣等，可以分成許多小部分，每一小部分都可以看作質(zhì)點(diǎn)．當(dāng)其中一個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)，由于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用，就帶動(dòng)相鄰的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)起來(lái)，該質(zhì)點(diǎn)又帶動(dòng)后面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)起來(lái)，這樣振動(dòng)的狀態(tài)就傳播出去，形成了機(jī)械波．,(3)機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波，所以有機(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． (4)波傳播的只是振動(dòng)形式，介質(zhì)中的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)只在自己平衡位置附近振動(dòng)，并不隨波遷移．,【例1】 下列關(guān)于機(jī)械波的說(shuō)法中，正確的是 ( ) 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)的振動(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)隨波的傳播而遷移 E．離波源越遠(yuǎn)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率越小,解析 振源依靠介質(zhì)中各相鄰質(zhì)點(diǎn)間的相互作用力使周圍的質(zhì)點(diǎn)依次振動(dòng)起來(lái)，且后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)必定落后于前一質(zhì)點(diǎn)，選項(xiàng)B、C正確；質(zhì)點(diǎn)只在它們各自的平衡位置附近做受迫振動(dòng)，它們振動(dòng)的頻率均與波源的頻率相同，選項(xiàng)A正確，E錯(cuò)誤；波在傳播過程各質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． 答案 ABC,二、波長(zhǎng)、頻率、周期、波速 1．周期和頻率：只取決于波源，波的周期和頻率就是指波源的周期和頻率，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．,【例2】 關(guān)于機(jī)械波的頻率、波速、波長(zhǎng)，下列說(shuō)法正確的是 ( ) A．兩個(gè)相鄰的均處于平衡位置的質(zhì)點(diǎn)間的距離為一個(gè)波長(zhǎng) B．波的頻率等于波源的振動(dòng)頻率 C．波速等于波源的振動(dòng)速度 D．波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，波速和波長(zhǎng)都要改變,,借題發(fā)揮 波長(zhǎng)的定義中要強(qiáng)調(diào)“總是相同”的理解；波的頻率等于波源的振動(dòng)頻率；波速由介質(zhì)決定；波長(zhǎng)由波源和介質(zhì)共同決定．,三、波的圖象的理解和應(yīng)用 由波的圖象可獲取的信息 1．直接讀出波長(zhǎng)，若已知波速，可計(jì)算出周期、頻率，或已知周期、頻率可計(jì)算出波速． 2．直接讀出該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移，間接判斷回復(fù)力、加速度等情況． 3．介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振幅,4．已知波的傳播方向，可判斷質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向．常用方法有： (1)帶動(dòng)法： 原理：先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)鄰近的后振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)． 方法：在質(zhì)點(diǎn)P靠近波源一方附近的圖象上另找一點(diǎn)P′，若P′在P上方，則P向上運(yùn)動(dòng)，若P′在P下方，則P向下運(yùn)動(dòng)．如圖2－1－1所示． 圖2－1－1,(2)上、下坡法： 如圖2－1－2所示，沿波的傳播方向看，“上坡”的質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，如D、E、F；“下坡”的質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)，如A、B、C，簡(jiǎn)稱“上坡下振，下坡上振”． 圖2－1－2,(3)同側(cè)法： 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在波的圖象的同一側(cè)，如圖2－1－3所示． 圖2－1－3,5．已知質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，可判斷波的傳播方向． 仍是上述幾種方法，只需將判定的程序倒過來(lái)，“反其道而行之”．,【例3】 一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波，波速為2 m/s.某時(shí)刻波形如圖2－1－4所示，下列說(shuō)法正確的是 ( ) A．這列波的振幅為4 cm B．這列波的周期為3 s C．此時(shí)x＝1 m處質(zhì)點(diǎn)的 加速度為0 D．此時(shí)x＝2 m處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 方向沿y軸正方向,圖2－1－4,,針對(duì)訓(xùn)練1 圖2－1－5為一列簡(jiǎn)諧橫波在介質(zhì)中傳播的波形圖．在傳播過程中，某一質(zhì)點(diǎn)在10 s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的路程是16 m，則此波的波速是 ( ) 圖2－1－5 A．1.6 m/s B．2.0 m/s C．40 m/s D．20 m/s,,四、振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象的比較,,,【例4】 根據(jù)圖2－1－6甲、乙所示，分別判斷下列說(shuō)法正確的是 ( ) 圖2－1－6,A．甲是振動(dòng)圖象，乙是波動(dòng)圖象 B．甲是波動(dòng)圖象，乙是振動(dòng)圖象 C．甲中A質(zhì)點(diǎn)向下振，乙中B時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)向下振 D．甲中A質(zhì)點(diǎn)向上振，乙中B時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)向下振,解析 波動(dòng)圖象的橫坐標(biāo)為波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，振動(dòng)圖象的橫坐標(biāo)為時(shí)間，故A錯(cuò)，B對(duì)；甲中A質(zhì)點(diǎn)被其左側(cè)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)向上振，乙中B時(shí)刻后位移由零變?yōu)樨?fù)值，故向下振，所以C錯(cuò)，D對(duì)． 答案 BD,借題發(fā)揮 振動(dòng)圖象與波的圖象的區(qū)別： (1)波的圖象和振動(dòng)圖象是根本不同的，波的圖象描述的是介質(zhì)中的“各質(zhì)點(diǎn)”在“某一時(shí)刻”離開平衡位置的位移；而振動(dòng)圖象描述的是“一個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“各個(gè)時(shí)刻”離開平衡位置的位移． (2)坐標(biāo)軸所表示的物理量：波動(dòng)圖象中的橫軸x表示介質(zhì)中各個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，縱軸y表示各個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的位移；振動(dòng)圖象的橫軸t表示一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的時(shí)間，縱軸y表示這個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)各個(gè)不同時(shí)刻的位移．,針對(duì)訓(xùn)練2 [2014·課標(biāo)Ⅰ，34(1)]圖2－1－7a為一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝2 s時(shí)的波形圖，圖b為介質(zhì)中平衡位置在x＝1.5 m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，P是平衡位置為x＝2 m的質(zhì)點(diǎn)．下列說(shuō)法正確的是 ( ) 圖2－1－7,A．波速為0.5 m/s B．波的傳播方向向右 C．0～2 s時(shí)間內(nèi)，P運(yùn)動(dòng)的路程為8 cm D．0～2 s時(shí)間內(nèi)，P向y軸正方向運(yùn)動(dòng) E．當(dāng)t＝7 s時(shí)，P恰好回到平衡位置,,