3.1机械波的形成和传播 课件-2024-2025学年高二上学期物理教科版（2019）选择性必修第一册

第一节： 机械波的形成和传播 一、机械波形成和传播： （一）机械波： 1.机械波的定义： 机械振动在介质中的传播，就形成机械波. 2.产生机械波的条件： （1）必须要有机械振动. 产生初始振动的部分通常叫作波源。 （2）必须要有传播机械振动的介质. 绳、水、空气等能够传播振动的物质，叫作介质。 （二）机械波的形成： （1）如果手不做左右振动，绳子处于什么状态？ 1.机械波的形成： 如图所示，准备一根长约10 m的软绳并放置在水平面上，将绳上的两点做上不同颜色的标记。固定一端，用手握住绳的另一端，拉直软绳. （2）手向左抖动一次，并立即复原，你看到了什么现象？ （3）手向右抖动一次，并立即复原，你看到了什么现象？ 当手向右抖动一次时，一个向右凸起的形状沿绳向另一端传去 . 当手向左抖动一次时，一个向左凸起的形状沿绳向另一端传去. （4）当手左右连续抖动时，你看到了什么现象？ 后面的质点之所以能够振动，是由于绳子中各质点间存在相互作用的弹力，前面质点的振动带动后面的质点振动 当手左右连续抖动时，凸凹相间的形状沿绳向另一端传去. 2.介质中各质点的振动情况： （1）t=0时刻，各质点均处于各自的平衡位置；质点1在平衡位置，正要向上运动； （2）在t= 时刻，质点1向上运动到最高点，质点1带动2、3、4向上运动，质点1的振动状态传播到了质点4. （3）在t= 时刻，质点1经过半个周期恰好回到平衡位置，且向下运动；质点4振动四分之一周期到达最高点，质点4带动质点5、6、7向上振动，质点1的振动状态传播到了质点7. (4)在 时刻，质点1振动了四分之三周期到达最低点，质点4振动了半个周期到达平衡位置，质点7振动了四分之一周期到达最高点，质点7带动质点8、9、10向上振动，质点1的振动状态传播到了质点10. (5)在t=T时刻，质点1振动了一个周期，恢复到初始状态，质点4振动了四分之三周期到达最低点；质点7振动了半个周期，回到平衡位置且向下运动，质点10振动了四分之一周期到达最高点，质点10带动质点11、12、13向上振动，质点1的振动状态传播到了质点13. （1）由于介质中各质点间有相互作用力，波源质点的振动带动相邻质点的振动； 除波源外，介质中各质点都是做受迫振动，驱动力的最初来源于波源； 介质中各点的振动频率相同，都等于波源的频率. （三）机械波的传播过程： （3）介质中各质点都是在自己的平衡位置附近振动，并不随波迁移（不会随波逐流） 我们看到在水中的树叶飘到的岸边，不是水波作用的结果，是风吹的结果. （2）后面质点总是重复前面质点的振动；但后面质点的振动总是滞后于前面质点的振动. （5）机械波传播了波源的机械振动，传播了波源的机械能，传播了波源的相关信息. （4）介质中各种的起始振动方向与波源的起始振动方向相同. 1.关于振动和波的关系，正确说法是（ ） A. 物体做机械振动，一定会产生机械波 B. 介质中有机械波传播，其中质点一定在做机械振动 C. 如果波源停止振动，在介质中传播的波动也立即停止 D. 介质中每一个质点开始振动的方向一定和波源开始振动的方向相同 BD 例1.如图是一条软绳，绳上选有18个质点，质点1在外力作用下首先向上振动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成简谐波。由波的形成及图示可知，下列说法正确的是(　　 ) A．质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的，因此每个质点均做受迫振动 ACD B．每个质点开始运动后，在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动 C．绳子上的每一个质点开始振动时，方向都向上，振动周期都相同 D．绳子上波的传播过程，也是能量的传播过程，虽然每个质点均做等幅振动，但每个质点的机械能并不守恒 二、横波与纵波： 按照质点的振动方向与波的传播方向的关系 横波： 质点的振动方向与波的传播方向垂直. 纵波： 质点的振动方向与波的传播方向平行. （一）横波： 1.定义： 质点的振动方向与波的传播方向垂直. 2.特点： （1）横波的波形是凹凸相间的，凸起来的最高处叫波峰，凹下去的最低处叫波谷。 （2）介质能传播横波的必要条件是介质内各质点间存在着横向的作用力. 横波只能在固体中传播，不能在气体、液体中传播. （二）纵波： 1.定义： 质点的振动方向与波的传播方向平行. 2.特点： （1）介质中质点分布密集的部分叫作密部，质点分布稀疏的部分叫作疏部. （2）介质能传播纵波的必要条件是介质内各质点间存在着纵向的作用力. 各种弹性介质都能传播纵波，纵波可以在固体、液体、气体中都能传播. 说明： 1.声波就是声源的机械振动在介质中传播形成的，声波是纵波； 2.地震波既有纵波也有横波. 3.水波不是横波，是一种复杂的机械波（在近似处理中，可以把水波视为横波）. 2.关于机械波的概念，下列说法正确的是（ ） A. 质点振动的方向总是垂直于波传播的方向 B. 横波和纵波可同时存在于介质中 C. 机械波传播能量，也传递振动信息 D. 横波中质点不随波迁移，纵波中质点随波迁移 自我评价： BC 4．如图甲所示为波源的振动图像，图乙为均匀介质中同一条直线上等间距的质点在t=1s时的振动状态，其中质点4刚开始振动。请画出t=5s时质点的振动状态。 自我评价： 质点4刚好完全一个全振动回到平衡位置，波传播到质点16；质点7在波谷，质点10在平衡位置，质点13在波峰. Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 Lavf57.62.100 $$