粤教版 (2019)选择性必修 第一册第一节 机械波的产生和传播备课课件ppt

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1.知道什么是机械波,能区分横波和纵波.(物理观念)2.知道机械波的形成条件及过程.(科学思维)3.通过探究,认识波是振动的传播,知道波在传播振动形式的同时也传播能量和信息.(科学探究)
一、认识机械波1.机械波的定义:机械振动在媒介中的传播.2.形成机械波的两个条件:机械振动的波源和传播振动的介质.(1)波源:振动源.(2)介质:用来传播机械振动的媒介.
想一想有振动是否一定有机械波?提示 有振动不一定有机械波,有机械波一定有振动.
二、机械波的传播1.机械波的形成:波源带动相邻质点做受迫振动,该质点振动后会同样带动其相邻质点做受迫振动,即绳子上每个振动的质点又如新的波源带动下一个质点的运动,直至机械波传播到能传播的地方.2.机械波的特点:机械波既传播振动的运动形式,同时也将波源的能量传播出去.波是传递能量的一种方式.
想一想机械波形成后,若波源停止振动,机械波会立即消失吗?提示 不会.波源停止振动后,机械波传递的能量并没有立即消失,因此机械波不会立即消失.
三、横波与纵波1.横波:介质质点的振动方向与波的传播方向垂直的机械波.2.纵波:波的传播方向和质点的振动方向在同一直线上的机械波.
1.正误判断,判断结果为错误的小题请说明原因.(1)物体只要做机械振动,就一定会产生机械波.(　　)答案 ×解析 机械波的形成必须具备的两个条件是振源和介质.只有物体做机械振动,而其周围没有介质,远处的质点不可能振动起来形成机械波.(2)机械波传播的是介质中的质点.(　　)答案 ×解析 质点不随波迁移.
(3)在绳波的形成和传播中,所有质点同时开始运动.(　　)答案 ×解析 质点先后运动,并不是同时开始运动.(4)横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直.(　　)答案 √
2.(多选)关于横波和纵波,下列说法正确的是(　　)A.对于纵波,质点的振动方向和波的传播方向有时相同,有时相反B.对于横波,质点的运动方向与波的传播方向一定垂直C.形成纵波的质点随波一起迁移D.空气介质只能传播纵波答案 ABD解析 质点的振动方向与波的传播方向垂直的波是横波,质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上的波是纵波;纵波质点的运动方向与波的传播方向有时相同,有时相反,A、B项正确;无论横波还是纵波,质点都不随波迁移,C项错误;横波不能在空气中传播,空气只能传播纵波,D项正确.
3.如图所示是一列沿着绳向右传播的绳波波形,此时波刚传到B点,由图可判断波源A开始的振动方向是　　　　. 
答案 向上解析 由于波刚刚传到B点,所以B点此时的振动方向就是波源的起振方向,由题图根据波的传播与质点振动的关系可以知道,B质点此时正向上振动,所以波源A刚开始的振动方向向上.
一组学生手挽手排成一行,从左边第一位同学开始,周期性地下蹲、起立,依次带动旁边的同学重复他的动作,只是后边的一位总比前边的一位稍迟一点点.这样就会看到凹凸相间的波沿着队伍传播开来,而每个学生的位置并没有移动.运动会上的团体操表演常常用这种办法来表现波浪,如图所示.
(1)同学为什么要手肩互搭?(2)后一同学与前一同学相比,他们的运动有何异同?(3)“人浪”沿水平方向传播,人随“人浪”迁移了吗?
要点提示 (1)手肩互搭有前一同学带动后一同学的作用.(2)都同样振动,但节奏稍迟.(3)没有,人只是上下运动.
2.波的特点(1)振幅:像绳波这种一维机械波,若不计能量损失,各质点的振幅相同.
只在某个方向上传播
(2)周期:各质点振动的周期均与波源的振动周期相同.
(3)步调:离波源越远,质点振动越滞后.
(4)位置:各质点只在各自的平衡位置振动,并不随波迁移,且起振方向与波源的起振方向相同.
要点笔记机械波向前传播的是振动这种运动形式,同时也传递能量和信息.
例1如图所示是某绳波形成过程的示意图,质点1在外力作用下沿垂直绳所在直线的方向做简谐运动,带动其余质点依次上下振动,把振动从绳的左端传到右端.已知t=0时,质点1开始向上运动,t= 时,1到达最上方,5开始向上运动.问:
解析 各质点在各时刻的情况,如图所示.
规律方法要画某一时刻的波形图,应先确定特殊点的位置,即此时刻在平衡位置或最大位移处的点,如波源1和质点5、9、13这些点的位置确定后,其他点可顺势找出.
变式训练1(2021山西运城景胜中学高二期末)关于振动和波的关系,下列说法正确的是(　　)A.如果波源停止振动,在介质中传播的波也立即停止B.发声体在振动时,一定会产生声波C.波动的过程是介质质点由近及远的迁移过程D.波动的过程是质点的振动形式及能量由近及远的传播过程
答案 D解析 机械波凭借介质传播,振源停止振动,已经振动的质点,还要继续振动一会儿,所以形成的波不会立即停止,故A错误;机械波是机械振动在介质中传播的过程,有机械振动不一定有机械波,还必须有传播振动的介质,故B错误;波在介质中传播,不是介质质点由近及远的传播过程,而是质点的振动形式及能量由近及远的传播过程,故C错误,D正确.
当地震发生时,地震波在地球内部和地表传播,有时使人感到左右摇晃,有时使人感到上下颠簸,由此可见地震波是什么波?要点提示 震源往往在地下某个深度的地方,地震发生时,人感到上下颠簸是因为有纵波,感到左右摇晃是因为有横波.所以,地震波既含有纵波成分又含有横波成分.
1.横波和纵波的比较
要点笔记在现实生活中,绳波为横波,声波为纵波,有些机械波既有横波,也有纵波.例如地震波既有横波成分,又有纵波成分.
2.振动与波动的区别和联系
例2观察图像,回答下列问题。(1)图甲是绳波,其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系?(2)图乙是声波,其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系?
答案 (1)相互垂直　(2)在同一条直线上
解析 (1)图甲是绳波,根据横波的特点可知,其中质点的振动方向与波的传播方向相互垂直;(2)图乙是声波,声波是纵波,根据纵波的特点可知,其中质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上.
规律方法解答波动问题的两个关键(1)波在传播过程中,质点只在其平衡位置附近做简谐运动,并不随波迁移.(2)根据质点做简谐运动的特点确定质点的位置和速度方向.
变式训练2某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别为4 km/s和9 km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成(如图所示).在一次地震中,震源在地震仪下方,观察到两振子相差5 s开始振动,问:(1)观测中心首先观察到的是上下振动还是左右振动?(2)震源到该地震观测中心的距离为多少?
解析 (1)由于纵波传播得快,故地震发生时纵波先到达观察中心,即先观察到的是上下振动.(2)设震源到观测中心的距离为x,则有
1.区分横波和纵波的依据是(　　)A.是否沿水平方向传播B.质点振动的方向和波传播的远近C.质点振动的方向和波传播的方向是相互垂直还是在同一直线上D.质点振动的快慢答案 C解析 区分横波和纵波的依据是质点振动的方向和波传播的方向是相互垂直还是在同一直线上;若质点振动的方向和波传播的方向相互垂直,则为横波;若质点振动的方向和波传播的方向在同一直线上,则为纵波.故选C.
2.(多选)把一根长而软的螺旋弹簧竖直提起来,手有规律地上下轻微振动,则(　　)A.在弹簧上形成机械波B.在弹簧上形成波峰和波谷C.弹簧上的质点左右振动D.弹簧上的机械波自上而下传播答案 AD解析 手有规律地上下轻微振动时弹簧上形成纵波,分为疏部和密部,向下传播,质点上下振动,所以A、D正确,B、C错误.
3.(多选)如图所示,一列绳波沿着绳由左向右传播,A是波源,t时刻,波刚传到B点.下列说法正确的是(　　)A.质点C在t时刻的振动方向向下B.质点D的起振方向与A的起振方向相同C.质点B在t时刻的振动方向向上D.波源A开始振动时振动方向向上
答案 BCD解析 波沿着绳由左向右传播,可知C质点的振动方向向上,故A错误;波刚传到B点,即B点刚好起振,可知B点起振方向向上,而所有质点起振方向均相同,即A、C、D、B的起振方向均向上,故B、C、D正确.