2017-2018学年高中物理 2.1 机械振动的传播课件 沪科版选修3-4

例2 下列关于横波和纵波的说法正确的是( ) A.凸凹相间的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低
处叫波谷 B.质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫横波 C.纵波的波形是疏密相间的，质点分布密集的部分叫密部，
分布稀疏的地方叫疏部 D.质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫纵波
解析 横波具有波峰和波谷，A正确； 振动的方向与传播的方向垂直的波为横波，振动的方 向与传播的方向在同一直线上的波为纵波，B错误，D 正确； 纵波有疏部和密部且波形是疏密相间的，C正确. 答案 ACD
解析 机械波是由于介质中前面的质点带动后面的质 点，使振源的振动形式与振源的能量向远处传播而形 成的，前后质点间存在相互作用力，因而相互做功， 故A正确； 波传播过程中，各质点只能在各自的平衡位置附近振 动，质点不随波迁移，纵波也是机械波，因此B错；
每个质点都是由振源依次带动后面的质点，每个质点 都做受迫振动，每个质点的频率都与振源频率相同， 并且都“仿照”振源振动，故C、D正确. 答案 ACD
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四、振动和波动的区别
例4 关于振动和波的关系，下列说法中正确的是( ) A.振动是波的成因，波是振动的传播 B.振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合 起来呈现的运动现象 C.波的传播速度就是质点振动的速度 D.波源停止振动时，波立即停止传播
解析 机械波的产生条件是有波源和介质，由于介质 中的质点依次带动、由近及远地传播而形成波，所以 选项A、B正确； 波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀 介质中其速度大小不变，而质点振动的速度和方向都 随时间周期性地发生变化，选项C错误；
学习探究区
一、机械波的形式 二、横波和纵波 三、波传递的是能量和信息 四、振动和波动的区别
一、机械波的形式
问题设计
你看过艺术体操的“带操”表演吗？如图1所 示，运动员手持细棒抖动彩带的一端，彩带随 波翻卷，这是波在彩带上传播的结果，你知道 波是如何形成的吗？ 答案 彩带一端振动带动彩带上相邻部分振动，
图1 依次逐渐引起整个彩带振动.
要点提炼
1.波形成的原因：以绳波为例(如图2所示)
图2
(1)可以将绳分成许多小部分，每一小部分看做 质点 . (2)在无外来扰动之前，各个质点排列在同一直线上， 各个质点所在的位置称为各自的平衡位置 . (3)由于外来的扰动，会引起绳中的某一质点振动，首 先振动的这个质点称为 波源 .
(4)由于绳中各质点之间存在着相互作用力，作为波源 的质点就带动周围质点振动，并依次带动 邻近质点振动， 于是振动就在绳中由近及远地传播. 2.产生条件：(1)要有 振源；(2)要有传播振动的 介质 .
例1 如图3所示，是某绳波形成过程的示意图.质点1在
外力作用下沿垂直直线方向做简谐运动，带动2、3、
4……各个质点依次上下振动，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＝
T 4
时，质点
1到达最上方，质点5开始向上运动.问：
图3
(1)t＝T2 时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动 方向)如何？
解析 各质点在各时刻的情况.如图所示.
(1)由甲图可知，t＝
T 2
时，质点8未达到波峰，正在向上
振动，质点12、16未振动.
答案 见解析
(2)t＝34T 时，质点8、12、16的运动状态如何？ 解析 由乙图可知，t＝ 34T时，质点8正在向下振动，质 点12正在向上振动，质点16未振动.
答案 见解析
(3)t＝T 时，质点8、12、16的运动状态如何？ 解析 由图丙可知，t＝T 时，质点8、12正在向下振动， 质点16正在向上振动.
答案 见解析
二、横波和纵波
问题设计
2011年3月，日本东北部海域发生里氏9.0级强地震，其引发 的海啸加上核泄漏事故给日本带来巨大的损失.通过视频咱们 可以观察到地震发生时，地面会产生前后或左右的晃动，也 会产生竖直方向的振动，你知道这是为什么吗？ 答案 地震波有纵波和横波，不同的波引起地面的振动不同.
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解析 声波可以在空气中传播，也可以在液体和固体 中传播，空气中的声波一定是纵波，而液体、固体中 的声波既可能是纵波，也可能是横波，故A错； 水波既不是横波，也不是纵波，它的运动形式比较复 杂，故B错； 地震波既有横波，也有纵波，故发生地震时，地面既 有上下振动，也有左右振动，C正确；
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三、波传递的是能量和信息
问题设计
一同学不小心把一只排球打入湖中，为使球能漂回岸 边，这位同学采用不断将石头抛向湖中的方法，这位 同学能否通过这种方法把排球冲上岸？这说明波传播 的是什么？ 答案 不能.石头激起的水波向四周传播，浮在水面上 的排球随水上下起伏，不能到达河岸.这说明波传播时 介质不随波迁移，传播的只是振动这种运动形式.
要点提炼
1.横波 定义：把介质质点的振动方向跟波的传播方向 垂直 的波叫 做横波，如绳波. (1)在横波中，凸起的最高处叫做 波峰 ，凹下去的最低处叫 做 波谷 ，横波是以波峰和波谷这个形式将机械振动传播出 去的，这种波在传播时呈现出凸凹相间的波形. (2)横波是物体的形状发生了变化而产生弹力作用所致，故 纯粹的横波只能通过固体传播.
介质中一旦形成了波，介质中的质点就会将振动这种 运动形式由近及远的向外传播，当波源停止振动时， 介质中已经振动起来的质点还在振动，所以波将继续 传播，选项D错误. 答案 AB
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课堂要点小结
质点的运动特点 后面质点滞后于前面质点
机
不随波的传播而迁移
械
机械波的产生条件
波源 介质
波
横波：质点的振动方向与波的传播方向
振动
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解析 振源和介质是形成机械波的两个必不可少的条件， 故A正确. 简谐运动在介质中传播时，介质中各质点都做简谐运动， 沿波的传播方向，后面的质点比前面的质点总要晚一些 开始振动，但质点本身并不随波的传播而发生迁移，而 且各质点的振动步调不一致，故B、C、D均错. 答案 A
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2.下列关于横波与纵波的说法中，正确的是( ) A.声波一定是纵波 B.水波一定是横波 C.地震波既有横波，也有纵波 D.纵波中的质点要随波迁移，横波中的质点不随波迁移
第2章 机械波
2.1 机械振动的传播
学习目标定位
1.理解机械波的形成过程和产生条件. 2.知道机械波的种类——横波和纵波的概念. 3.明确机械波传播的特点.
知识储备区
知识链接
1.平衡位置 往复
知识储备区
新知呈现
2.带动 带动 迟一些 3.(1)振源 (2)介质 4.垂直 最高处 最低处 同一直线 密集 稀疏 5.机械振动 振动形式 能量 信息
要点提炼
波传播的特点： (1)波传播的是 振动形式 ，而介质的质点并不随波迁移； (2)波在传递运动形式的同时，也传递 能量 和信息 .
例3 关于机械波的说法正确的是( ) A.相邻的质点要相互做功 B.纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能 C.振源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动 D.除振源外波中各质点都做受迫振动
2.纵波 定义：把介质质点的振动方向跟波的传播方向在 同一 直线上 的波叫做纵波. (1)在纵波中，质点分布密集的地方叫做 密部 ，质点分 布稀疏的地方叫做 疏部 .纵波在传播时呈现出疏密相间 的波形.
(2)在纵波的情况下，物体的各部分经常受到压缩和拉 长，也就是说经常在改变自己的体积.在体积改变时， 固体内固然要产生弹力，液体和气体也要产生弹力， 所以纵波在这三种状态的介质中都能传播.
的 产
机械波的分类
互相垂直 纵波：质点的振动方向与波的传播方向
生
在同一直线上
机械波的传播 振动形式
返回
能量和信息
自我检测区
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1.下列对机械波的认识正确的是( ) A.形成机械波一定要有振源和介质 B.振源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全
相同 C.横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移 D.机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早一些
无论是横波，还是纵波，介质中的质点都不随波发生 迁移，故D错. 答案 C
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3.关于振动和波的关系，下列说法正确的是( ) A.有机械波必有振动 B.有机械振动必有波 C.离波源远的质点振动较慢 D.波源停止振动时，介质中的波立即停止传播
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解析 机械振动在介质中向外传播就形成了机械波， 所以有机械波必定有机械振动.但如果只有振动，没有 介质的传播就不会有机械波的产生.因各质点的振动都 是重复波源的振动，不论距波源远近，振动的快慢都 一样；在波源停止振动时，波仍将继续向外传播而不 会停止. 答案 A