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 機械波 第1講 波的形成和描述,[目標定位] 1.理解機械波的形成過程和產生條件，知道波的分類及橫波和縱波的概念，明確機械波傳播的特點.2.知道波的圖象，能從中獲取波長、振幅、質點運動方向或波的傳播方向等信息.3.能區(qū)別振動圖象和波動圖象.4.知道波長、周期、頻率和波速的概念，會用v＝λf進行有關計算.5.掌握波在傳播過程中的周期性和雙向性特點．,一、波的形成與傳播 1．介質：繩子、水、空氣、地殼等傳播 的物質． 2．機械波： 在介質中的傳播稱為機械波，簡稱波． 3．波的形成：前一質點的振動總是要 后一個質點振動，依次帶動下去， 也就由發(fā)生區(qū)域向遠處傳播，從而形成了波． 4．機械波是 這種運動形式的傳播，介質本身 沿著波的傳播方向遷移． 5．波也是傳遞 的一種方式．,波,機械振動,帶動,振動,機械振動,不會,能量,二、波的分類 1．根據(jù)質點的振動方向和波的傳播方向之間的關系，可以把機械波分為 和 兩類． 2．橫波 (1)定義：質點的振動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：質點的振動方向與波的傳播方向在 上的波． (2)描述 ①密部：質點分布最 的地方． ②疏部：質點分布最 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x表示波傳播方向上各個質點的 ，用縱坐標y表示各個質點離開平衡位置的 ，規(guī)定位移方向向上為正值．在坐標平面內，以 時刻 質點的x、y值描出各對應點，再把這些點用光滑的曲線連接起來，就得到該時刻波的圖象，也稱波形曲線或波形．,平衡,,位置,位移,某一,各個,(2)簡諧波 ①定義：如果介質中各個質點做 運動，它所形成的波就是一種最基本、最簡單的波，叫做簡諧波． ②波形：正弦或(或余弦)曲線．,簡諧,相同,時間,相同,波源,每秒,相鄰,,,介質,λf,,,想一想 波速就是振動速度嗎？ 答案 不是．波速是振動形式勻速向外傳播的速度，始終沿傳播方向，在同一介質中波速不變；振動速度是指質點在平衡位置附近振動的速度，大小和方向都隨時間做周期性變化.,一、波的形成和傳播 1．波的形成 傳播波的物質，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點．當其中一個質點振動時，由于質點間的相互作用，就帶動相鄰的質點振動起來，該質點又帶動后面的質點振動起來，這樣振動的狀態(tài)就傳播出去，形成了機械波．,(3)機械振動在介質中的傳播形成機械波，所以有機械波，一定有機械振動；但有機械振動，不一定有機械波． (4)波傳播的只是振動形式，介質中的每個質點只在自己平衡位置附近振動，并不隨波遷移．,【例1】 下列關于機械波的說法中，正確的是 ( ) A．各質點都在各自的平衡位置附近振動 B．相鄰質點間必有相互作用力 C．前一質點的振動帶動相鄰的后一質點的振動，后一質點的振動必定落后于前一質點 D．各質點隨波的傳播而遷移 E．離波源越遠，質點的振動頻率越小,解析 振源依靠介質中各相鄰質點間的相互作用力使周圍的質點依次振動起來，且后一質點的振動必定落后于前一質點，選項B、C正確；質點只在它們各自的平衡位置附近做受迫振動，它們振動的頻率均與波源的頻率相同，選項A正確，E錯誤；波在傳播過程各質點不隨波遷移，選項D錯誤． 答案 ABC,二、波長、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無任何關系． 2．速度v：決定于介質的性質，同一種均勻介質，波在其中傳播的速度恒定．,【例2】 關于機械波的頻率、波速、波長，下列說法正確的是 ( ) A．兩個相鄰的均處于平衡位置的質點間的距離為一個波長 B．波的頻率等于波源的振動頻率 C．波速等于波源的振動速度 D．波由一種介質進入另一種介質，波速和波長都要改變,,借題發(fā)揮 波長的定義中要強調“總是相同”的理解；波的頻率等于波源的振動頻率；波速由介質決定；波長由波源和介質共同決定．,三、波的圖象的理解和應用 由波的圖象可獲取的信息 1．直接讀出波長，若已知波速，可計算出周期、頻率，或已知周期、頻率可計算出波速． 2．直接讀出該時刻各質點的位移，間接判斷回復力、加速度等情況． 3．介質中各質點的振幅,4．已知波的傳播方向，可判斷質點的振動方向．常用方法有： (1)帶動法： 原理：先振動的質點帶動鄰近的后振動質點． 方法：在質點P靠近波源一方附近的圖象上另找一點P′，若P′在P上方，則P向上運動，若P′在P下方，則P向下運動．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”的質點向下振動，如D、E、F；“下坡”的質點向上振動，如A、B、C，簡稱“上坡下振，下坡上振”． 圖2－1－2,(3)同側法： 質點的振動方向與波的傳播方向在波的圖象的同一側，如圖2－1－3所示． 圖2－1－3,5．已知質點的振動方向，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，“反其道而行之”．,【例3】 一列沿x軸正方向傳播的簡諧機械橫波，波速為2 m/s.某時刻波形如圖2－1－4所示，下列說法正確的是 ( ) A．這列波的振幅為4 cm B．這列波的周期為3 s C．此時x＝1 m處質點的 加速度為0 D．此時x＝2 m處質點運動 方向沿y軸正方向,圖2－1－4,,針對訓練1 圖2－1－5為一列簡諧橫波在介質中傳播的波形圖．在傳播過程中，某一質點在10 s內運動的路程是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、振動圖象與波動圖象的比較,,,【例4】 根據(jù)圖2－1－6甲、乙所示，分別判斷下列說法正確的是 ( ) 圖2－1－6,A．甲是振動圖象，乙是波動圖象 B．甲是波動圖象，乙是振動圖象 C．甲中A質點向下振，乙中B時刻質點向下振 D．甲中A質點向上振，乙中B時刻質點向下振,解析 波動圖象的橫坐標為波的傳播方向上各質點的平衡位置，振動圖象的橫坐標為時間，故A錯，B對；甲中A質點被其左側的質點帶動向上振，乙中B時刻后位移由零變?yōu)樨撝?，故向下振，所以C錯，D對． 答案 BD,借題發(fā)揮 振動圖象與波的圖象的區(qū)別： (1)波的圖象和振動圖象是根本不同的，波的圖象描述的是介質中的“各質點”在“某一時刻”離開平衡位置的位移；而振動圖象描述的是“一個質點”在“各個時刻”離開平衡位置的位移． (2)坐標軸所表示的物理量：波動圖象中的橫軸x表示介質中各個振動質點的平衡位置，縱軸y表示各個振動質點在某時刻的位移；振動圖象的橫軸t表示一個振動質點振動的時間，縱軸y表示這個質點振動時各個不同時刻的位移．,針對訓練2 [2014·課標Ⅰ，34(1)]圖2－1－7a為一列簡諧橫波在t＝2 s時的波形圖，圖b為介質中平衡位置在x＝1.5 m處的質點的振動圖象，P是平衡位置為x＝2 m的質點．下列說法正確的是 ( ) 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時間內，P運動的路程為8 cm D．0～2 s時間內，P向y軸正方向運動 E．當t＝7 s時，P恰好回到平衡位置,,