第十二章機(jī)械波 第1節(jié)波的形成和傳播 聲波 水波 繩波 光波 電磁波 地震波 生活中無(wú)處不在的波 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示和分析討論 讓學(xué)生認(rèn)識(shí)機(jī)械波的形成過(guò)程和產(chǎn)生條件 2 了解橫波和縱波的概念及特點(diǎn) 知道二者的區(qū)別 3 理解波動(dòng)和振動(dòng)的聯(lián)系和區(qū)別 4 知道波傳播的是振動(dòng)形式和能量 波可以傳播信息 觀察 波 振動(dòng)的傳播過(guò)程 由波源向外 由近及遠(yuǎn) 的傳播過(guò)程 前面的質(zhì)點(diǎn)先振動(dòng) 一 波的形成和傳播 繩波的形成過(guò)程分析 1 繩子可看成由很多微小部分組成 每一部分均可看成 2 無(wú)外來(lái)擾動(dòng)前 各個(gè)質(zhì)點(diǎn)排在同一直線上 各質(zhì)點(diǎn)所在位置稱為各自的 3 外來(lái)擾動(dòng)首先引起繩中某一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng) 首先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)稱為 質(zhì)點(diǎn) 平衡位置 波源 一 波的形成和傳播 繩波的形成過(guò)程分析 4 各質(zhì)點(diǎn)之間存在著 波源質(zhì)點(diǎn) 鄰近質(zhì)點(diǎn)振動(dòng) 5 的振動(dòng)形式由近及遠(yuǎn)傳播出去形成 相互作用力 帶動(dòng) 波源 機(jī)械波 結(jié)論 波源振動(dòng)起來(lái)時(shí) 帶動(dòng)相鄰的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng) 這個(gè)質(zhì)點(diǎn)又帶動(dòng)更遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng) 這樣波源的振動(dòng)就傳播出去了 形成機(jī)械波 如 介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)是不是同時(shí)起振 起振方向與波源起振方向什么關(guān)系 波向右傳播 質(zhì)點(diǎn)是不是也向右遷移 觀察與思考 波的形成和傳播有哪些特點(diǎn) 一 波的形成和傳播 一 波的形成和傳播 1 介質(zhì)各個(gè)質(zhì)點(diǎn)不是同時(shí)起振 離波源近的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的早 2 每個(gè)質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始起振方向均與波源起振方向相同 3 質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置振動(dòng) 并不隨波遷移 4 波傳播的是振動(dòng)形式和能量 且能傳遞信息 5 傳播過(guò)程中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都是受迫振動(dòng) 驅(qū)動(dòng)力來(lái)源于波源 各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率都等于波源頻率 帶動(dòng)性滯后性重復(fù)性 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直 2 橫波的特點(diǎn) 波峰波谷 1 橫波 二 波的分類 橫波也叫凹凸波 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在一條直線上 4 縱波的特點(diǎn) 疏部密部 3 縱波 縱波 二 波的分類 縱波也叫疏密波 波峰 波谷 疏部 密部 聲波是縱波 地震波既有橫波又有縱波 水波既不是橫波也不是縱波 叫做水紋波 其特點(diǎn)較接近橫波 二 波的分類 橫波和縱波的區(qū)別 機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波 同時(shí)存在波源和介質(zhì) 1 介質(zhì)和波源 介質(zhì) 借以傳播波的物質(zhì) 波源 介質(zhì)中最早開(kāi)始振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn) 2 機(jī)械波 3 機(jī)械波的產(chǎn)生條件 三 機(jī)械波 有振動(dòng)不一定存在波 有波一定存在振動(dòng) 注意 4 傳播特點(diǎn) 機(jī)械波向外傳播的是波源的振動(dòng)形式 介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)不隨波發(fā)生遷移 1 軌跡 各個(gè)質(zhì)點(diǎn)均在自己的平衡位置附近做簡(jiǎn)諧振動(dòng) 2 步調(diào) 在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)依次開(kāi)始振動(dòng) 滯后性 三 機(jī)械波 周期 各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期都等于波源的振動(dòng)周期 受迫振動(dòng) 三 機(jī)械波 振幅 各質(zhì)點(diǎn)振幅相同 不計(jì)能量損失 起振 各質(zhì)點(diǎn)起振方向都相同 同波源起振方向 5 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的特征 6 能量特點(diǎn) 波是傳遞能量的一種方式 波向外傳播的是波源的振動(dòng)形式 向外傳遞信息和能量 四 機(jī)械波與機(jī)械振動(dòng)的區(qū)別和聯(lián)系 1 區(qū)別 1 研究對(duì)象不同 振動(dòng)研究的是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的往復(fù)運(yùn)動(dòng) 波動(dòng)研究的是介質(zhì)中大量質(zhì)點(diǎn)的某一時(shí)刻的集體振動(dòng) 2 運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同 各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是變加速運(yùn)動(dòng) 而機(jī)械波在同種均勻介質(zhì)中的傳播是勻速直線運(yùn)動(dòng) 四 機(jī)械波與機(jī)械振動(dòng)的區(qū)別和聯(lián)系 2 聯(lián)系 1 周期性 波動(dòng)質(zhì)點(diǎn)周期等于波源質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期 2 從介質(zhì)的某一質(zhì)點(diǎn)來(lái)看 所呈現(xiàn)的現(xiàn)象是振動(dòng) 從介質(zhì)的整體來(lái)看 所呈現(xiàn)的現(xiàn)象是波動(dòng) 3 振動(dòng)是波動(dòng)的必要條件 但有振動(dòng)不一定存在波動(dòng) 4 波動(dòng)是振動(dòng)形式 信息 的傳播過(guò)程 單個(gè)質(zhì)點(diǎn)所表現(xiàn)出的周期性運(yùn)動(dòng) 大量質(zhì)點(diǎn)共同表現(xiàn)出的周期性運(yùn)動(dòng) 質(zhì)點(diǎn)受到指向平衡位置的回復(fù)力作用 介質(zhì)中相鄰質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用的彈力 振動(dòng)是波動(dòng)的起因 波動(dòng)是振動(dòng)的傳播 小結(jié) 一 機(jī)械波 1 機(jī)械波 2 產(chǎn)生條件 同時(shí)存在波源 振動(dòng) 和介質(zhì) 3 機(jī)械波的形成過(guò)程 二 機(jī)械波的分類 1 橫波 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直 2 縱波 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上 有波峰 波谷 有疏部 密部 機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播 形成機(jī)械波 3 聲波是縱波 4 地震波既有橫波又有縱波 小結(jié) 三 機(jī)械波的傳播特點(diǎn) 1 機(jī)械波向外傳播的是振動(dòng)形式 各質(zhì)點(diǎn)不隨波發(fā)生遷移 1 波傳播時(shí) 各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在自己的平衡位置附近往復(fù)振動(dòng) 2 在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)依次開(kāi)始振動(dòng) 先振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后一質(zhì)點(diǎn)后一質(zhì)點(diǎn)重復(fù)前一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)后一質(zhì)點(diǎn)滯后于前一質(zhì)點(diǎn)每一質(zhì)點(diǎn)的起振方向都相同 2 波是傳播振動(dòng)形式和能量的一種方式 波是信息的載體 四 波動(dòng)與振動(dòng)的比較 1 區(qū)別振動(dòng)是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的往復(fù)運(yùn)動(dòng) 而波動(dòng)是介質(zhì)中許多質(zhì)點(diǎn)的集體運(yùn)動(dòng) 2 聯(lián)系 1 都是周期性的運(yùn)動(dòng) 波動(dòng)周期等于質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期 2 從某一質(zhì)點(diǎn)來(lái)看 所呈現(xiàn)的現(xiàn)象是振動(dòng) 從整體來(lái)看 所呈現(xiàn)的現(xiàn)象是波動(dòng) 3 振動(dòng) 波源 是形成波動(dòng)的必要條件 但有振動(dòng)不一定存在波動(dòng) 4 波動(dòng)是振動(dòng)形式 能量 信息 的傳播過(guò)程 小結(jié) 典例分析 例1 日常生活中 發(fā)現(xiàn)皮球掉入池塘里 能否通過(guò)往池塘丟入石塊 借助石塊激起的水波把球沖到岸邊 解析 不能 向水中投入石塊 水面受到石塊的撞擊開(kāi)始振動(dòng) 形成水波向四周傳去 但是 每個(gè)參與振動(dòng)的水滴只是上下振動(dòng)并不向外遷移 所以皮球也僅僅是上下振動(dòng)而不會(huì)向岸邊運(yùn)動(dòng) 典例分析 例2 如圖是一列向右傳播的橫波在某時(shí)刻的情況 在波中標(biāo)出A B C D E五個(gè)質(zhì)點(diǎn)在此時(shí)刻的振動(dòng)方向 答案 A點(diǎn)振動(dòng)的方向向下 B點(diǎn)振動(dòng)的方向向上 C點(diǎn)的振動(dòng)方向向上 D點(diǎn)的振動(dòng)方向與B C相同 E點(diǎn)的振動(dòng)方向向下 1 有關(guān)機(jī)械波的論述 下列說(shuō)法正確的是 A 在機(jī)械波的形成過(guò)程中介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)隨波一起遷移 B 機(jī)械波傳播的是機(jī)械振動(dòng)的振動(dòng)形式 C 介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的周期不同 D 機(jī)械波傳播的是振源的振動(dòng)能量 它是能量傳播的一種方式 鞏固練習(xí) BD 2 有關(guān)機(jī)械波的論述 下列說(shuō)法正確的是 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)必落后于前一質(zhì)點(diǎn)D 各質(zhì)點(diǎn)也隨波的傳播而遷移 鞏固練習(xí) ABC 3 一列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) A 它們的振幅相同B 該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)D和F的速度方向相同C 質(zhì)點(diǎn)A和C的開(kāi)始振動(dòng)的速度方向一定相同D 從此時(shí)算起 質(zhì)點(diǎn)B比C先回到平衡位置E 該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)D的速度方向向右 鞏固練習(xí) ACD 4 關(guān)于橫波和縱波 下列說(shuō)法中正確的是 A 質(zhì)點(diǎn)作上下振動(dòng)的波叫縱波B 沿水平方向傳播的波叫橫波C 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一條線上的波叫縱波D 區(qū)分縱 橫波的依據(jù)是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波傳播方向關(guān)系 CD 鞏固練習(xí) 鞏固練習(xí) 5 關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系 下列說(shuō)法中正確的是 A 振動(dòng)是波的成因 波是振動(dòng)的傳播B 振動(dòng)是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象 波是許多質(zhì)點(diǎn)聯(lián)合起來(lái)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象C 波的傳播速度就是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度D 波源停止振動(dòng)時(shí) 波立即停止傳播 CD 鞏固練習(xí) 6 一列橫波在某時(shí)刻的波形圖象如圖所示 此時(shí)質(zhì)點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)方向向下 則下列說(shuō)法正確的是 A 波水平向右傳播B 質(zhì)點(diǎn)H與質(zhì)點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)方向相同C 質(zhì)點(diǎn)C比質(zhì)點(diǎn)B先回到平衡位置D 此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)C的加速度為零 典例1 如圖所示 是某繩波形成過(guò)程的示意圖 質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下沿垂直直線方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 帶動(dòng)2 3 4 各個(gè)質(zhì)點(diǎn)依次上下振動(dòng) 把振動(dòng)從繩的左端傳到右端 已知t 0時(shí) 質(zhì)點(diǎn)1開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng) t 時(shí) 1到達(dá)最上方 5開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng) 問(wèn) 1 t 時(shí) 質(zhì)點(diǎn)8 12 16的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 是否運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)方向 如何 2 t 時(shí) 質(zhì)點(diǎn)8 12 16的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何 解題指導(dǎo) 1 波的形成和傳播過(guò)程中 前一質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng) 后一質(zhì)點(diǎn)重復(fù)前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)規(guī)律 2 各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)規(guī)律相同 只是振動(dòng)的先后不同 標(biāo)準(zhǔn)解答 各質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的情況 如圖所示 1 由甲圖可知 t 時(shí) 質(zhì)點(diǎn)8未達(dá)到波峰 正在向上振動(dòng) 質(zhì)點(diǎn)12 16未振動(dòng) 2 由乙圖可知 t 時(shí) 質(zhì)點(diǎn)8正在向下振動(dòng) 質(zhì)點(diǎn)12向上振動(dòng) 質(zhì)點(diǎn)16未振動(dòng) 規(guī)律方法 波動(dòng)過(guò)程中介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)波動(dòng)過(guò)程中介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期都與波源的振動(dòng)周期相同 其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)可用三句話來(lái)描述 即先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn) 后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)前面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng) 后面振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)落后于先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn) 概括起來(lái)就是 帶動(dòng) 重復(fù) 落后 互動(dòng)探究 t T時(shí) 質(zhì)點(diǎn)8 12 16的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何 解析 由圖可知 t T時(shí) 質(zhì)點(diǎn)8 12正在向下振動(dòng) 質(zhì)點(diǎn)16向上振動(dòng)