资源简介

(共25张PPT)
第三章 机械波
第一节
机械振动的形成与传播
选修系列
这些波都是在介质中传播
一、机械波
物理学中，把机械振动在介质中的传播称为机械波。
能够传播机械波的物质（如空气和水等）称为介质。
知识回顾
电磁场并不局限于空间某个区域，而要由近及远向周围空间传播开去。
电磁场这样由近及远地传播，就形成电磁波。
电磁波传播不需要介质，但是可以有介质。
一、机械波
请观察，绿色的质点有“随波逐流吗”？
绳波演示
请点击超链接
各点在平衡位置附近做简谐振动
没有随波迁移
那波可以传播什么呢？
振动形式
能量
信息
一、机械波
软木塞漂浮在水槽内平静的水面上，手指在水槽另一端周期性地上下振动碰触水面。观察水面的变化和软木塞的运动情况。结合实验现象，从物理学的角度说一说成语“随波逐流”是否恰当？
实验发现，当水波到达软木塞时，软木塞大致在上下运动，但并没有随水波在水平方向的传播而随波迁移。
那波是如何形成？又是如何传播的呢？
二、机械波的形成和传播
机械波的传播：以绳波为例
请点击手
把绳波实验中的弹性绳分成一个个小段
每一小段都简化为一个质点
每一个质点相互独立吗？
不独立，有分子间相互作用力
质点的振动是属于哪一种振动
A.自由振动
B.受迫振动
C.共振
D.简谐振动
二、机械波的形成和传播
机械波又可以表述为：机械振动在介质中由由近及远的传播
请观察动画，完成书本46页的自主活动
要有保持持续振动的质点：
借以传播波的物质：
真空中不能传播声音
波源
介质
形成机械波的条件
y/m
x/m
O
请问横轴是时间吗？
是绳子上的各个质点坐标
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
二、机械波的形成和传播
起振方向：
各个质点第一次振动的方向
当前振动方向：
如图箭头所示
所有质点的起振方向均相同
与质点当前振动方向无关
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
二、机械波的形成和传播
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
有无快速判断质点振动方向的方法？
二、机械波的形成和传播
y/m
x/m
O
波形平移法：
v
注意：此方法只能稍加平移
y/m
x/m
O
口诀法：
v
上坡下，下坡上
示例1 水平绳的一端在外界作用下上下做简谐运动，形成了如图所示沿绳子传播的横波。则：
（1）在图（a）中，根据波传播的方向标出质点 A、B、C、D、E 此刻的速度方向，并指出哪些质点的速度将越来越大。
（2）在图（b）中，质点 P 的速度方向向下，在图中标出表示波传播方向的箭头。
D
E
C
B
A
v
P
（a）
（b）
v
分组讨论：机械波在传播过程中的特点？
思考1：绳上的点有没有随波迁移？
思考3：绳上各点开始振动时的方向（起振方向）？
思考2：绳上各点是不是同时开始振动的，它们
振动的步调一致吗？
思考4：在波的传播过程中，介质中各点振动的周期
（频率）是否相同？
一、机械波的形成与传播
机械波的传播特点：
2.介质各个质点不是同时起振的，离振源近的质点先起振。
（步调不一致）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，但起振方向与振源方向相同。
1.质点只在平衡位置振动，并不随波迁移。波传播的是
振动这种形式。
3.传播过程中各质点的振动都是受迫振动，驱动力来源于
振源，其频率等于振源频率。
带动性 滞后性 周期性重复性
一、机械波的形成与传播
4.振动停止后波的传播并不立即停止仍向前传播一段时间。
5.波在传递振动形式的同时，也传递能量和信息。
三、纵波和横波
横波：
（1）特征:
质点的振动方向与波的传播方向垂直。
（2）波形特点：
凹凸相间的波峰和波谷交替向前推进。
（3）代表
所有的电磁波、光、绳波、水波、部分地震波。
（4）横波只能在固体中传播。
振动方向
传播方向
三、纵波和横波
纵波：
（4）纵波比横波的传播速度快（地震预报的原理）
（1）特征:
质点的振动方向与波的传播方向一致。
（2）波形特点：
疏部和密部交替向前推进。
（3）代表
声波、弹簧波、部分地震波
振动方向
传播方向
声波是纵波
二、机械波的分类及其特点
思考：声波是横波还是纵波？
二、机械波的分类及其特点
思考：地震波是横波还是纵波？
地震波既有横波又有纵波
二、机械波的分类及其特点
思考：水波是横波还是纵波？
水波既不是横波也不是纵波，叫做水纹波
风吹麦浪是由于各处的麦子同时受到风的作用而运动形成的，没有振动形式的传播和带动，所以麦子的运动形成的不是波；
思考：到了秋天，麦浪千里。风吹麦浪是机械波吗？
1．(多选)关于机械波的形成，下列说法正确的是(　　)
A．物体做机械振动，一定产生机械波
B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步
C．参与振动的质点均有相同的频率
D．机械波是介质随波的迁移，也是振动能量的传递
答案：BC
解析：机械波的形成必须具备的两个条件：振源和介质，若物体做机械振动，而其周围没有传播这种振动的介质，远处介质的质点不可能振动起来形成机械波，A错误；任何一个振动的质点都是一个波源，带动它周围的质点振动，将振动传播开来，所以后一质点总是落后于前一质点，但振动频率相同，B、C正确；形成机械波的各振动质点只在平衡位置附近往复运动，并没有随波迁移，离波源远的质点振动的能量是通过各质点的传递从波源获得的，D错误．
2．以下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振动
答案：A
解析：振源和介质是形成机械波的两个必不可少的条件，A正确；简谐运动在介质中传播时，沿波的传播方向上，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，B、C、D错误．
3．(多选)下列关于横波与纵波的说法正确的是(　　)
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．横波只能在固体中传播，纵波既可以在固体中传播，也可以在液体、气体中传播
答案：CD
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，而固体中的声波既可能是纵波，也可能是横波，A错误；水波既不是横波，也不是纵波，它的形式比较复杂，B错误；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，也有左右运动，C正确；横波只能在固体中传播，纵波在固体、液体、气体中都可以传播，D正确．
4．在敲响古刹里的大钟时，有的同学发现，停止对大钟的撞击后，大钟仍“余音未绝”，其原因是(　　)
A．大钟的回声
B．大钟在继续振动，空气中继续形成声波
C．人的听觉发生“暂留”的缘故
D．大钟虽停止振动，但空气仍在振动
答案：B
解析：停止对大钟的撞击后，大钟的振动不会立即停止，振动的能量不会立即消失，大钟做一段时间的阻尼振动，因此还会在空气中形成声波，这就是“余音未绝”的原因，B正确．
5．(多选)一列简谐横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图所示的形状．对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点的说法正确的是(　　)
A．它们的振幅相同
B．质点D和质点F的速度方向相同
C．质点A和质点C的速度方向相同
D．从此时算起，质点B比质点C先回到平衡位置
答案：AD
解析：波中各质点均做受迫振动，不考虑能量损耗，各质点振幅相同，A正确；波传播时，离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动，并跟随着近的质点振动，D跟随C向上运动，F跟随E向下运动，同理，A向下运动，C向上运动，B、C错误；由于此时B和C都向上运动，所以B比C先到达最大位移处，并先回到平衡位置，D正确．
课堂小结

展开更多......

收起↑