滬科物理選修3-4 第2章2.1《機(jī)械波的產(chǎn)生》

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歡迎進(jìn)入物理課堂 2 1機(jī)械波的產(chǎn)生 核心要點(diǎn)突破 課堂互動(dòng)講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 2 1 課前自主學(xué)案 課標(biāo)定位 課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道波的形成過(guò)程 掌握機(jī)械波的概念 2 掌握波形成的條件 知道波的特點(diǎn) 3 知道波的分類 能區(qū)分什么是橫波什么是縱波 4 理解波是傳播振動(dòng)形式和能量的一種方式 重點(diǎn)難點(diǎn) 波形成的條件是重點(diǎn) 波的概念的建立是難點(diǎn) 課前自主學(xué)案 一 機(jī)械波是怎樣形成的1 機(jī)械波的概念 在介質(zhì)中的傳播就形成機(jī)械波 2 機(jī)械波的產(chǎn)生條件 由波的形成可以看出 要產(chǎn)生機(jī)械波 必須有 和傳播振動(dòng)的 所以有機(jī)械波一定有振動(dòng) 但有振動(dòng)不一定會(huì)形成機(jī)械波 機(jī)械振動(dòng) 振源 波源 介質(zhì) 3 機(jī)械波的形成過(guò)程 1 介質(zhì)模型 把介質(zhì)看成由無(wú)數(shù)個(gè) 彈性連接而成 2 機(jī)械波的形成過(guò)程 由于相鄰質(zhì)點(diǎn)的 當(dāng)介質(zhì)中某一質(zhì)點(diǎn)發(fā)生振動(dòng)時(shí) 就會(huì)帶動(dòng)周圍的 振動(dòng)起來(lái) 從而使振動(dòng)向遠(yuǎn)處傳播 質(zhì)點(diǎn) 力的作用 質(zhì)點(diǎn) 二 橫波與縱波按波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向可以將波分為兩類 和 1 橫波 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向 在橫波中 凸起部分的最高處叫做 凹下部分的最低處叫做 2 縱波 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向 在縱波中 質(zhì)點(diǎn)分布較密集的部分叫做 質(zhì)點(diǎn)分布較稀疏的部分叫做 橫波 縱波 垂直 波峰 波谷 在同一直線上 密部 疏部 三 波傳遞的是能量和信息波不但傳遞能量 而且可以傳遞 信息 核心要點(diǎn)突破 一 波的形成和傳播1 形成條件要形成一列波 必須有波源 即有能夠引起其他質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn) 再就是必須要有介質(zhì) 即傳播振動(dòng)的媒介物 故波的形成條件為 1 波源 2 介質(zhì) 兩者缺一不可 2 傳播特點(diǎn) 1 波傳播時(shí) 介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)跟著波源做受迫振動(dòng) 每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期和頻率都與波源相同 各質(zhì)點(diǎn)的起振方向與波源的起振方向相同 但不同步 離波源越遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn) 起振越滯后 2 波在傳遞運(yùn)動(dòng)形式的同時(shí)也傳遞能量和信息 由于介質(zhì)各質(zhì)點(diǎn)間存在著相互作用力 當(dāng)波源在外力作用下振動(dòng)時(shí) 必然會(huì)帶動(dòng)相鄰質(zhì)點(diǎn)振動(dòng) 被帶動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)又會(huì)帶動(dòng)它相鄰質(zhì)點(diǎn)振動(dòng) 這樣依次帶動(dòng)下去 就將振源的振動(dòng)形式和能量傳播出去 形成機(jī)械波 3 機(jī)械波傳播的是波源的運(yùn)動(dòng)形式和波源提供的能量 介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移 而是在自己的平衡位置附近振動(dòng) 在橫波中 波動(dòng)方向與振動(dòng)方向垂直 在均勻介質(zhì)中 波是勻速傳播的 振動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng) 4 介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)靠彈力相互作用 前一質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng) 后一質(zhì)點(diǎn)跟著前一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng) 故可以看到前一質(zhì)點(diǎn)的位置確定后一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向 此外 若不計(jì)能量損失 在均勻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅應(yīng)相同 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 1 波在傳播過(guò)程中 正確的說(shuō)法是 A 介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)隨波的傳播而遷移B 波源的振動(dòng)能量隨波傳遞C 振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的頻率隨著波的傳播而減小D 波源的能量靠振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的遷移來(lái)傳播解析 選B 在波的傳播過(guò)程中 質(zhì)點(diǎn)是不會(huì)發(fā)生遷移的 波源的振動(dòng)能量通過(guò)對(duì)相鄰質(zhì)點(diǎn)做功而由近及遠(yuǎn)地傳播 不是靠質(zhì)點(diǎn)的遷移 質(zhì)點(diǎn)的頻率只與波源有關(guān) 振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)實(shí)際上是在做受迫振動(dòng) 二 振動(dòng)和波動(dòng)的區(qū)別與聯(lián)系1 兩者的聯(lián)系振動(dòng)是波動(dòng)的起因 波動(dòng)是振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播 沒(méi)有振動(dòng)一定沒(méi)有波動(dòng) 但是沒(méi)有波動(dòng)不一定沒(méi)有振動(dòng) 2 兩者的區(qū)別 1 從研究對(duì)象看 振動(dòng)是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)或一個(gè)物體在某一平衡位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng) 而波動(dòng)是大量質(zhì)點(diǎn)一次發(fā)生振動(dòng)而形成的 集體運(yùn)動(dòng) 2 從運(yùn)動(dòng)原因看 振動(dòng)是由于質(zhì)點(diǎn)所受回復(fù)力的作用結(jié)果 而波動(dòng)是由于介質(zhì)中相鄰質(zhì)點(diǎn)的帶動(dòng)作用而形成的 3 從能量的變化看 振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化 如果是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 在動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中總的機(jī)械能保持不變 而波在傳播過(guò)程中 由振源帶動(dòng)它相鄰的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 即振源將機(jī)械能傳遞給它的相鄰的質(zhì)點(diǎn) 這個(gè)質(zhì)點(diǎn)再將能量傳遞給下一個(gè)質(zhì)點(diǎn) 因此說(shuō) 波的傳播過(guò)程也是一個(gè)能量的傳播過(guò)程 當(dāng)波源停止振動(dòng) 不再向外傳遞能量時(shí) 各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)也會(huì)相繼停下來(lái) 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 2 2011年西安高二檢測(cè) 關(guān)于機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 下列敘述不正確的是 A 有機(jī)械振動(dòng)必有機(jī)械波B 有機(jī)械波必有機(jī)械振動(dòng)C 在波的傳播中 振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)并不隨波的傳播發(fā)生遷移D 在波的傳播中 如果振源停止振動(dòng) 波的傳播并不會(huì)立即停止 解析 選A 機(jī)械振動(dòng)是形成機(jī)械波的條件之一 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 A錯(cuò) B對(duì) 波在傳播時(shí) 介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)都在其平衡位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng) 它們不隨波的傳播而發(fā)生遷移 C對(duì) 振源停止振動(dòng)后 已形成的波仍繼續(xù)向前傳播 直到波的能量耗盡為止 D對(duì) 故符合題意的選項(xiàng)為A 課堂互動(dòng)講練 2011年新建高二檢測(cè) 一列橫波沿繩子向右傳播 某時(shí)刻繩子形成如圖2 1 1所示的形狀 對(duì)此繩上的A B C D E F六個(gè)質(zhì)點(diǎn) 圖2 1 1 A 它們的振幅相同B 質(zhì)點(diǎn)D和F的速度方向相同C 質(zhì)點(diǎn)A和C的速度方向相同D 從此時(shí)算起 質(zhì)點(diǎn)B比C先回到平衡位置 自主解答 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 所以選項(xiàng)A正確 波傳播時(shí) 離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)落后于離波源近的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng) 并跟隨著近的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng) D跟隨C向上運(yùn)動(dòng) F跟隨E向下運(yùn)動(dòng) 同理 A向下運(yùn)動(dòng) C向上運(yùn)動(dòng) 由此可知選項(xiàng)B和C錯(cuò)誤 由于此時(shí)B和C兩點(diǎn)都向上運(yùn)動(dòng) C比B后到最大位移處 C回到平衡位置也比B較遲 所以選項(xiàng)D正確 答案 AD 方法總結(jié) 解決這類問(wèn)題要關(guān)注波源的位置 確定介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是由哪個(gè)質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)的 然后即可判斷出該質(zhì)點(diǎn)的速度方向 下列有關(guān)縱波和橫波的說(shuō)法中 正確的是 A 振源上下振動(dòng)形成的波是橫波B 振源水平振動(dòng)形成的波是縱波C 波沿水平方向傳播 質(zhì)點(diǎn)上下振動(dòng) 這類波是橫波D 質(zhì)點(diǎn)沿水平方向振動(dòng) 波沿水平方向傳播 這類波是縱波 精講精析 根據(jù)縱波與橫波的概念 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向垂直者為橫波 同一直線者為縱波 并不是上 下振動(dòng)與水平振動(dòng)的問(wèn)題 所以A B錯(cuò) 對(duì)于C 水平傳播 上 下振動(dòng) 屬相互垂直 是橫波 對(duì)于D 水平傳播 水平振動(dòng)還不能說(shuō)明質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向是在同一直線上 則還不能確定是縱波 則D錯(cuò) 答案 C 方法總結(jié) 橫波是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互垂直的波 縱波是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上的波 區(qū)分橫波和縱波的依據(jù)是看波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向之間的關(guān)系 變式訓(xùn)練下列關(guān)于橫波和縱波的說(shuō)法中正確的是 A 沿水平方向傳播的叫橫波B 縱波在介質(zhì)中可以沿任意方向傳播C 縱波和橫波不可以同時(shí)在同一種介質(zhì)中傳播D 凡是振動(dòng)方向和波的傳播方向在同一直線上的波叫做縱波解析 選BD 由橫波和縱波的概念可以判斷A錯(cuò) D對(duì) 縱波可沿任意方向傳播 如聲波是縱波 可以由波源向四周傳播 故B對(duì) 在地震波中 橫波和縱波同時(shí)在地殼中傳播 故C錯(cuò) 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全