3.1波的形成 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第三章 机械波 第1节 波的形成 目录 主题(二) 波的形成 主题(三) 常见机械波 主题(一) 机械波 第1节 波的形成 此起彼伏 波动 新课引入：观察这些运动的特点 物理学： 研究物质运动的一门科学 物质运动: 1.单个物体的运动 2.连续一群物质的波动 如何让连续一群物质此起彼伏呢？ 新课引入：观察这些运动的特点 绳波 上下抖手 绳波 上下抖手 思考1:绳上的点是不是随波一起迁移了呢？波传播的是什么? 思考2:绳上各点是不是同时开始振动，它们振动步调一致吗? 绳子上的点只是上下振动并不随波迁移。波传播的是振动这种形式。 介质各质点不是同时起振的，离振源近的质点先起振。前面质点带动后面质点的振动，后面质点重复前面质点的运动，步调不一致。 思考3:绳上各点开始振动时的方向(起振方向)与振源得起振方向有什么关系? 绳上各点的起振方向与振源起振方向相同。 思考4：振源振动停止后波还传播吗？ 思考5：波在传递振动形式的同时还在传递什么？ 波在传递振动这种形式的同时，也在传递能量和信息。 振源振动停止后波仍向前传播 绳波 上下抖手 思考6：各质点的振动方向跟波传播的方向是什么关系？ 每个质点的振动方向跟波的传播方向垂直 新课引入：两种振动引发的波动有什么区别？ 每个质点的振动方向跟波动传播方向垂直 每个质点的振动方向跟波动传播方向平行 横波 纵波 新课引入：两种振动引发的波动有什么区别？ 第一部分 机械波 一、机械波（mechanical wave） 1.定义： 机械振动在介质中由近及远的传播就形成机械波。 3.分类： ①横波: 波峰、波谷 ②纵波:密部、疏部 注意:①机械波不能在真空中传播。 ②横波只能在固体中传播；纵波在固液气中均能传播。 2.产生条件： ① 有振源 ② 有可传播波的介质。 ④波传播的是振动形式和能量, 且能传递信息. ①各个质点不是同时起振，但起振方向与振源方向相同。 ②离振源近的质点先起振。 ③质点只在平衡位置振动，并不随波迁移。 ⑤各质点振动都是受迫振动，驱动力来源于振源，各质点起振时与振源起振时的情况完全相同，其f等于振源f． 4.特点: 带动性、滞后性、重复性 一、机械波（mechanical wave） 第二部分 波的形成 二、波的形成 18 17 16 15 13 11 9 6 4 3 1 2 5 7 8 10 12 14 时刻:0 时刻:T/4 11 12 13 14 15 16 17 18 9 1 2 3 4 5 6 7 8 10 时刻:T/2 1 2 3 4 5 6 9 7 8 10 11 12 13 14 15 16 17 18 时刻:3T/4 17 18 15 16 13 14 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1.周期与频率: 波源的T(f)。 二、波的形成 2.波长λ: 相邻波峰(波谷)距离; 或相邻密部(疏部)距离。 3.波速: v=λ/T =λf 时刻:T 13 14 15 16 17 18 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 1 2 时刻:5T/4 17 12 14 15 16 13 11 18 9 7 6 5 4 1 2 3 8 10 4.振动和波动 17 12 14 15 16 13 11 18 9 7 6 5 4 1 2 3 8 10 振动是一个质点的往复运动， (4)波动是振动形式（信息、能量）的传播过程． 4.振动和波动 ②联系: (1)都具有周期性，波动周期等于波源的振动周期． (2)从构成介质某一质点看，呈现是振动， 从构成介质的整体来看，呈现是波动. (3)振动是波动的必要条件，有振动不一定有波动． 波动是介质中许多质点的集体振动． 二、波的形成 ①区别: 时刻:5T/4 【典例】(多选)如图所示是绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下做简谐运动，带动其余质点依次上下振动。在t=T/4时，质点1到达最上方，质点5刚开始振动。下列说法正确的是（ ） A．质点5和质点1的振动频率相同 B．在t=T/2时，质点4加速度方向向上 C．从t=T开始的一小段时间内，质点11的速度正在减小 D．从t=T开始的一小段时间内，质点16的加速度正在增大 AD 第三部分 常见机械波 1.声波: 三、常见机械波 既有横波也有纵波 声波有横有纵，但大部分是纵波，要看传播的介质。声音在空气传播是纵波，因为声音在传播过程中是空气（介质）发生膨胀和收缩是沿着声波传播方向的。声波在固体中传播可能是横波也可能是纵波。 三、常见机械波 2.水波: 既不是横波也不是纵波，叫做水纹波 1.声波: 既有横波也有纵波 3.地震波: 既有横波也有纵波。 【典例1】细绳的一端在外力作用下从t＝0时刻开始做简谐运动，激发出一列简谐横波。在细绳上选取15个点，如图所示，图(1)为t＝0时刻各点所处的位置，图(2)为t＝T/4时刻的波形图(T为波的周期)。在图(3)中画出t＝3T/4时刻的波形图。 【针对训练1】(多选)关于机械波的形成和传播，下列说法中正确的是( 　 ) A．机械波只能在介质中传播，波源周围如果没有介质，就不能形成机械波 B．离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得迟一些 C．离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得早一些 D．一旦波源振动起来，介质中各个质点也就立刻振动起来 AC 【针对训练2】(多选)如图所示，水平放置的弹性长绳上有一系列均匀分布的质点1、2、3、…使质点1沿竖直方向做简谐运动，振动将沿绳向右传播，从质点1经过平衡位置向上运动时开始计时，当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动。此时质点10的加速度( 　 ) A．为零 B．为最大值 C．方向向上 D．方向向下   BD 【针对训练3】(多选)如图所示，用手握住长绳的一端上下抖动，长绳形成了向前传播的一列波。如果在长绳上某一位置做一个标记P，在抖动过程中(　 　) A．P左右摆动 B．P上下摆动 C．P的频率与波源O的频率相同 D．P的速度与波的传播速度相同 BC 【典例2】对于横波和纵波，下列说法中正确的是(　 ) A．质点在水平面内振动的波一定是横波 B．质点振动方向与波传播方向都在水平面 内的波一定是横波 C．某时刻横波中波峰和波谷处的质点位移都是最大 D．横波中波峰处质点位移最大，波谷处质点位移最小 C 【针对训练1】(多选)机械波按质点振动方向与波传播方向的关系可分为横波和纵波。关于介质中质点的振动方向和波的传播方向，下列说法正确的是(　 ) A．在横波中二者方向有时相同 B．在横波中二者方向一定不同 C．在纵波中二者方向有时相同 D．在纵波中二者方向一定不同 　 BC 【针对训练2】(多选)某地发生7.1级强地震，若恰好在震源(位于地下)正上方地区的一个观测站记录的纵波和横波的到达时刻相差5 s，已知在这一地区地震波的纵波和横波的传播速率分别为9 km/s和4 km/s，若近似认为波的速度恒定，则下列判断正确的是( 　 ) A．地震时，震源正上方地区的建筑物先左右振动、后上下振动 B．地震时，震源正上方地区的建筑物先上下振动、后左右振动 C．震源距该观测站的距离为25 km D．震源距该观测站的距离为36 km BD 【针对训练3】2023年2月6日，土耳其发生7.8级地震，造成了重大人员伤亡和财产损失，我国及时派出了多支救援队赶赴现场展开救援工作。当地震发生时，地震波在地球内部和地表传播，有时使人感到左右摇晃，有时使人感到上下颠簸。请思考：(1)地震波是横波还是纵波？(2)横波与纵波的根本区别是什么？ (1)地震波是横纵波都有 (2)横波传播方向与振动方向垂直，纵波传播方向与振动方向平行， 1.如图所示，将一支燃烧的蜡烛放在音响喇叭的纸盆前，让音响播放音乐，开大音量，蜡烛的火焰会随着音乐来回摆动，就像在跳舞一样。请 思考蜡烛火焰的摆动与纵波 有什么联系。 解答：声波在空气中传播是纵波，音响喇叭的纸盆振动，带动空气分子左右振动，从而引起蜡烛的火焰随着音乐左右摆动，音量越大，空气分子左右振动的幅度越大，火焰摆动的幅度也越大。 浸润学科素养 2.某同学跟朋友们打篮球时，篮球掉进了球场旁边的湖水里。该同学想向湖中丢一石块激起水波，让篮球随水波漂回岸边。该同学的想法能实现吗？为什么？ 解答：不能实现。石块激起的水波，只能使水面上的篮球上下振动，而不能随波迁移。 浸润学科素养 1.图中展示了一张骨牌倒下时引起的相邻骨牌依次倒下的照片，以及一阵风吹过麦地形成的麦浪滚滚的景象。关于骨牌和麦浪的运动，下列说法正确的是(　 ) A．骨牌的运动形成了波，麦子的运动形成的不是波 B．麦子的运动形成了波，骨牌的运动形成的不是波 C．麦浪和骨牌的运动都形成了波 D．麦浪和骨牌的运动都没有形成波 A 浸润核心价值 2,(多选) 一般高层建筑物在底层与岩石之间建有支柱，如图所示。地震时产生的纵波和横波是造成建筑物损坏的主要原因，为了避免在地震时建筑物损坏，可在建造时采取适当的措施，下列做法中比较合理的是( 　 ) A．减小支柱的长度 B．增加建筑物的高度 C．在建筑物底层与支柱间嵌入高弹性橡胶块 D．在支柱和岩石间安置可在水平方向滑动的护垫 CD 浸润核心价值 3.已知地震波分三种：横波(S波)，波速vS＝4.5 km/s；纵波(P波)，波速vP＝9.9 km/s；面波(L波)，vL<vS。面波在浅源地震中破坏力最大。试填空： (1)位于震源上方的某中学地震测报组有单 摆A与竖直弹簧振子B(如图甲所示)，地震 发生时最先明显振动的是________(选填“A”或“B”)。 (2)地震观测台记录到的地震曲线如图乙所示，由图可知三种波形各对应的地震波类型：a为________波，b为________波，c为________波。(均选填“S”“P”或“L”) (3)若在地震曲线图上测得P波与S波的时间差 为7.6 s，则地震观测台距震源约为______km。 B P S L 62.7 浸润核心价值 机械波 常见机械波 波的形成 把质点的振动状态向前传播，从总体上看形成凸凹相间的波。 定义：机械振动在介质中由近及远的传播就形成了机械波。 产生条件：① 有振源。② 有可传播波的介质。 课堂小结 声波：既有横波也有纵波 水波：既不是横波也不是纵波，叫做水纹波 地震波：既有横波也有纵波。 【练习1】(多选)关于机械波，下列说法正确的是（ 　　） A．机械波的传播方向就是介质中质点的振动方向 B．机械波传播的是振动这种运动形式，质点并不随波迁移 C．机械波的传播伴随着振动能量的传递 D．波不但能传递能量，也能传递信息 典例分析 BCD 课堂练习 【练习2】下面关于横波、纵波的说法中正确的是（　　） A．同一波源在同一介质中形成的机械波中可同时具有横波和纵波 B．由于横波、纵波的振动方向与波的传播方向的关系不同，故横波、纵波不可能沿同一方向传播 C．横波、纵波在同一介质中的传播速度一定相等 D．只要存在介质，不管是固体、液体或气体，均可传播横波和纵波 A 课堂练习 【练习3】一学生看见平静的湖面上漂浮着一小块泡沫，想把它拾起来扔到垃圾桶，于是向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于泡沫的运动情况，下列说法正确的是（　） A．泡沫不能被波浪推动，最多只能在湖面上做上下振动 B．投入的石块质量越大，波浪越容易将泡沫推至岸边 C．不知泡沫离波源的远近如何，无法确定泡沫的运动情况 D．因“随波逐流”，波浪会将泡沫推至岸边 A 课堂练习 【练习4】(多选)如图所示是绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下做简谐运动，带动其余质点依次上下振动。在t=T/4时，质点1到达最上方，质点5刚开始振动。下列说法正确的是（　　） A．质点5和质点1的振动频率相同 B．在 时，质点4加速度方向向上 C．从 开始的一小段时间内，质点11的速度正在减小 D．从 开始的一小段时间内，质点16的加速度正在增大 ABD 课堂练习 【练习5】某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4 km/s和9 km/s。一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成，如图所示。在一次地震中，震源在地震仪正下方，观察到两振子相差10 s开始振动，则（　　） A．P先开始振动，震源距地震仪约72 km B．P先开始振动，震源距地震仪约50 km C．H先开始振动，震源距地震仪约72 km D．H先开始振动，震源距地震仪约50 km A 课堂练习 谢 谢 观 看 $$nullnull