高中物理机械波2省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,二.形成机械波条件：,波源,弹性介质,介质中各质点间存在相互作用弹力；,后一质点受到前一质点带动,总是要重复前方质点运动。,后一质点总比前一质点滞后。,机械波形成：,由此可推知各质点速度方向,v,机械波：机械振动在介质中传输,能否比较各质点此时速度大小？,第1页,问：质点本身有没有随波迁移？,传出去是什么？,质点做什么运动？,没有！,机械振动,机械振动运动形式,能量和信息,问：在机械波传输中，存在着哪两种运动？,波传输：,匀速直线运动,质点振动：,机械振动（周期性非匀变速运动）,问：由波形成可推知机械波波速取决于什么？,机械波波速,仅取决于介质,一个周期内波推进距离是一个波长,第2页,三、机械波分类,1、横波：质点振动方向与波传输方向垂直。,如：绳,波,在横波中，凸起部分最高点叫做波峰，凹下部分最低点叫做波谷,波峰,波谷,第3页,2、纵波：质点振动方向与波传输方向在同一直线上。,如：弹簧波、,声波,在纵波中，质点分布最密部分叫密部，,质点分布最疏部分叫疏部。,横波和纵波能够同时存在，比如：,地震波现有横波又有纵波。,注意：,横波只能在固体中传输，而纵波能够在固、液、气中传输。,密部,疏部,演示弹簧波,第4页,四、机械波和机械振动关系,类别,振动,波动,运动现象,运动成因,联络,单个质点,周期性运动,全部质点,共同周期性运动,质点受到指向平衡位置回复力作用,介质中质点受到相邻质点带动,1.振动是波动起因,波动是振动传输,2.有波动一定有振动,有振动不一定有波动,书P 26 1 2 3,第5页,例1.关于振动和波关系，以下说法正确是（）,A假如波源停顿振动，在介质中传输波也马上停顿,B发声体在振动时，一定会产生声波,C波动过程是介质质点由近及远传输过程,D波动过程是质点振动形式及能量由近及远传输过程,E假如没有机械振动，一定没有机械波,F只要物体做机械振动，一定有机械波产生,G机械波传输速度与振源振动速度一样,H机械波频率与振源频率一样,DEH,第6页,例2.关于横波与纵波说法中，正确是（）,A振源上下振动形成波是横波,B振源左右振动形成波是纵波,C振源振动方向与波传输方向相互垂直形成是横波,D在固体中传输波一定是横波,C,第7页,例3.关于机械波在传输过程中特点，以下说法正确是（）,A后振动质点总是跟着重复前一个带动它振动质点振动,B振动质点频率随波传输而降低,C介质中各个质点只在自己平衡位置附近做振动,D机械波传输必须有介质,E介质中质点随波迁移,F波源振动能量随波传递,G波源能量随振动质点迁移而随波传递,ACDF,第8页,一、振动图象,1、,物理意义：,描述,一质点,在,各时刻,离开平衡位置位移,2、由图能够读出：,1）该质点在任一时刻位移x,2）振幅A 周期T,3）加速度a方向：总指向平衡位置,4）比较速度v大小,5）速度v方向：,（在其上，v方向向上；在其下，v方向向下）,注意：,图象上纵坐标表示位移，并,不表示,质点在空间,实际位置,。,x,t,O,看下一时刻所处位置,第9页,二、波图象,1、,物理意义：,描述,某时刻各个质点,偏离平衡位置,位移,横波图象与波形相同。,对,横波:,对,纵波:,波形疏密相间波形,波图象正弦（或余弦）图象,Y,X,O,v,第10页,2、,由图能够得出？,1）振幅A 波长,Y,X,O,v,A,2）该时刻任一质点位移x,3）该时刻任一质点加速度a方向：,4）该时刻任一质点速度v方向：,指向平衡位置,（,在其上，v方向向上；在其下，v方向向下）,看该质点前一质点位置，,注意：,波不一定沿x轴正方向传输，不指定波传输方向，波可能沿x轴正方向或负方向传输。,注意波双向性,方法1,第11页,v,v,v,v,上坡,下坡,上坡,上坡,下坡,v,A B,C D,方法二：看下一时刻波图象,方法三：沿波传输方向看，“上坡”点向下运动，“下坡”点向上运动,方法四：在图象上一点画出波传输方向(水平箭头)、质点振动方向(竖直箭头)，这两个箭头总在曲线同侧,第12页,方法1、平移法,0,x,y,x,t,x,t+,t,xv,t,v,5）,若知道传输方向，能够画出经,t,后波形,Y,X,O,v,T 后波形？,第13页,Y,X,O,方法2、特殊质点法,v,普通用于画经T/4,T/2,3T/4后波图象,经T/4后,经T/2后,第14页,四、振动图象与波图象比较,X,t,O,Y,X,O,振动图象,波图象,研究对象,一个质点一段时间,许多质点一个时刻,坐 横,标 纵,时间,各质点平衡位置,位移,位移,判断质点振动方向,看下一时刻,看前一质点,经t后,图象,继续延伸,波形沿传输,方向平移,什么情况下已振质点波形不变？,第15页,表示了两个质点振动,哪个质点振动超前？,甲,乙,表示了同一列波在两个时刻波形，经多久甲波形变为乙波形？,甲,乙,乙超前甲1/4 T,向右传，经(n+3/4)T,向左传，,经(n+1/4)T,第16页,例.一列向右传输简谐波在某时刻波形图,试画出再经过,T/4、,3T/4,和5T/4时波形图.,Y,X,O,波传输方向,1,2,3,4,第17页,例.一列向右传输简谐波在某时刻波形图,试画出再经过T/4、3T/4和5T/4时波形图.,Y,X,O,波传输方向,试画出该时刻,前T/4,、,3T/4,和5T/4时刻波形图,1,2,3,4,第18页,例.一列横波沿绳子向右传输，某时刻绳子形成如图所表示形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点（）,A它们振幅相同,B质点D和F速度方向相同,C质点A和C速度方向相同,D从此时算起，质点B比C先回到平衡位置,AD,第19页,例.一机械横波在x轴上传输，在某时刻波形如图所表示，已知此时质点,f,运动方向向下，则（）,A此波朝x轴负方向传输,B质点d此时向下运动,C质点b将比质点c先回到平衡位置,D质点e此时位移为零,BCD,第20页,一、波长,-在波动中，两个相邻,同相,质点间距离,1),在横波中，两个,相邻,波峰（或波谷）间距离等于,；,2),在纵波中，两个,相邻,密部（或疏部）间距离等于,；,思索:,两个相邻,反相,质点间距离为多少？,第21页,二、频率,-波频率等于质点振动频率,注意：,波频率只与振源相关，与介质无关,比如：同一声音在空气、水、钢管中传输，音调（频率）不变。,第22页,三、波速,-振动在介质中传输速度,1)波速取决于介质性质；,2)波从一个介质传输到另一个介质时，频率f不变，波速v改变，因而波长,也变,比如：某声音,f,100HZ，,在空气中传输,v,1,340m/s,其波长,1,3.4m；,在钢管中传输,v,2,1500m/s,其波长,2,15m,第23页,例1、一个周期为0.1s波源，在甲介质中形成一列波长为10m简谐波，该波传到乙介质中传输速度为200m/s，则以下叙述中正确是（）,A、在甲介质中波速为100m/s,B、在甲介质中频率为10Hz,C、在乙介质中波长为20m,D、在乙介质中周期为0.2s,ABC,第24页,例2.如图，为某一时刻横波图象，图中位于,a,、b两处质点经过1/4周期后分别运动到,a,、b 处。则由图可知（）,A.波周期 B.波传输速度,C.波传输方向 D.波波长,x/m,y/cm,0 1 2 3 4 5 6 7,a,b,b,a,CD,第25页,y,/cm,x,/m,0,2,10,4,6,-10,例3.一列简谐机械横波某时刻波形图如图所表示，波源平衡位置坐标为,x,=0。当波源质点处于其平衡位置上方且向下运动时，介质中平衡位置坐标,x,=2m质点所处位置及运动情况是（）,A.在其平衡位置下方且向上运动,B.在其平衡位置下方且向下运动,C.在其平衡位置上方且向上运动,D.在其平衡位置上方且向下运动,A,相距为,/2,两质点振动反向！,在同一时刻，二者位移（速度、加速度）大小相等、方向相反。,第26页,例4.一列简谐横波在x轴上传输,t=0时刻波形图如甲图所表示,x=2cm质点P振动图像如图乙所表示,由此能够判断(),A.该波传输方向是沿x轴负方向.,B.该波在2s时间内传输距离是2cm.,C.在t=1.5s时P点速度最大,D.在0到1.5s时间内质点P经过旅程是12cm,AB,t/s,甲,乙,第27页,例5.一列简谐横波沿,x,轴正方向传输，传输速度为10m/s。当波传到,x,=5m处质点P时，波形如图所表示。则以下判断正确是（）,A各质点起振方向向下,B再经过0.4s，质点P第一次回到平衡位置,C再经过0.7s，,x,=9m处质点Q抵达波峰处,D质点Q抵达波峰时，质点P恰好抵达波谷处,y,/m,x,/m,P,0,6,2,4,8,10,0.2,-0.2,Q,v,A C,第28页,例6.在某介质中形成一列简谐波，,t,=0时刻波形如图中实线所表示。若波向右传输，零时刻刚好传到A点，且再经过0.6s，P点也开始起振，求：,（1）该列波周期,T,=？,（2）从,t,=0时起到P点第一次到达波峰时止，O点对平衡位置位移,y,0,及其所经过旅程,s,0,各为多少？,0,x/m,y/cm,-1,1,7,2,-2,P,A,（2）,y,0,=-0.02m,s,0,=0.3m,T,0.2s,第29页,例7.在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上9个质点，相邻两质点距离均为L，如图（a）所表示。一列横波沿该直线向右传输，t=0时抵达质点1，质点1开始向下运动，经过时间t第一次出现如图（b）所表示波形，则该波 (),A周期为t，波长为8L.,B周期为2t/3，波长为8L.,C周期为2t/3，波速为12L/t.,D周期为t，波长为8L/t,1,2,3,4,5,6,7,8,9,图(a),1,2,3,4,5,6,7,8,9,v,图(b),B C,第30页,例8、如图所表示，波源S从平衡位置,y,=0开始振动，运动方向竖直向上（,y,轴正方向），振动周期,T,=0.01s，产生简谐波向左、右两个方向传输，波速均为,v,=80m/s，经过一段时间后，P、Q两点开始振动。已知距离SP=1.2m、SQ=2.6m，,(1),画出S开始振动t=0.04S时波形；,(2)画出在Q刚开始振动时刻波形；,S,P,Q,Q,S,P,第31页,（3）若以Q点开始振动时刻作为计时零点，则在下列图振动图像中能正确描述，P、Q两点振动情况是（）,A、甲是Q点振动图像,B、乙是Q点振动图像,C、丙是P点振动图像,D、丁是P点振动图像,AD,第32页,波多解问题,经过 nT或传了 后波形（前段）不变,双向性,第33页,例9.一列横波在,x,上传输，,t,时刻与,t,+0.4s时刻在,x,轴上0-6m区间内波形图如图中同一条图线所表示，由图可知 (),A.该波最大波速为10m/s,B.质点振动周期最大值为0.4s,C.在,t,+0.2s时，,x,=6m质点位移为零,D.若波沿,x,轴正方向传输，各质点刚开始振动时方向向上,x,/m,y,/m,0,1 2 3 4 5 6,B C,解：nT=0.4,s,T=0.4/n,(s),=4,m,v=/T=10n,(m/s),第34页,例10.一列简谐波沿一直线传输，当直线上某质点,a,向上运动抵达最大位移时，,a,点右方相距0.15mb点,恰经平衡位置向上运动,，则这列波波长可能是（）,A0.6m B0.3m,C0.2m D0.12m,b,a,AC D,b,a,第35页,例11、如图所表示，实线是一列简谐波在某一时刻波形图线，虚线是0.2s后它波形图，这列波可能传输速度是多少？,=(20n+15)m/s,（n=1,2,3,）,向右传输：,=(20n+5)m/s,向左传输：,第36页,例4、,如图，一根水平长绳上a、b两点相距14m，b点在a点右方，波长 14m。当一列简谐横波沿此长绳向右传输时，若a点位移到达正极大时，b点位移为零，且向下运动，经过1.0s后，a点位移第一次为零，且向下运动，而b点位移到达负极大，则这列简谐波波速等于多少？,T/4=1.0s,a,b,3/4=14m,所以 v=/T=(14/3)m/s,第37页,例4 原题：,如图，一根水平长绳上a、b两点，相距为14m，b点在a点右方，,波长,。当一列简谐横波沿此长绳向右传输时，若a点位移到达正极大时，b点位移为零，且向下运动，经过1.0s后，a点位移第一次为零，且向下运动，而b点位移到达负极大，则这列简谐波波速等于多少？,a,b,改变一：,若把原题中,“,波长,”,条件取消，则波速可能等于多少？,解答,：,考虑空间上周期性，,（n+3/4）=14m,T/4=1.0s，,故波速：v=/T=14/（4n+3）m/s,（n=0、1、2、3），,第38页,改变二：,若把原题中,“a点位移第一次为零”,改为,“a点位移为零”,呢？,解答,：,考虑时间上周期性，即：（n+1/4）T=1s，,3/4=14m，,故波速：v=/T=14（4n+1）/3 m/s,例4原题：,如图，一根水平长绳上a、b两点，相距为14m，b点在a点右方，波长。当一列简谐横波沿此长绳向右传输时，若a点位移到达正极大时，b点位移为零，且向下运动，经过1.0s后，,a点位移第一次为零,，且向下运动，而b点位移到达负极大，则这列简谐波波速等于多少？,a,b,第39页,改变三：,若把原题中,“a点位移第一次为零”改为“a点位移为零”，,并取消,“波长”,条件呢？,解答：,a、b间距离为（n+3/4）=14m,（n=0、1、2）,a回到平衡位置经过时间为（k+1/4）T=1s,（k=0、1、2）,所以 v=/T=14（4 k+1）/（4 n+3）m/s,例4原题：,如图，一根水平长绳上a、b两点，相距为14m，b点在a点右方，,波长,。当一列简谐横波沿此长绳向右传输时，若a点位移到达正极大时，b点位移为零，且向下运动，经过1.00s后，,a点位移第一次为零,，且向下运动，而b点位移到达负极大，则这列简谐波波速等于多少？,a,b,第40页,改变四：,若取消原题中,“向右”、“波长”和“第一次”,条件，,（1）当波向右传输时，同,改变三,（2）当波向左传输时,例4原题：,如图，一根水平长绳上a、b两点，相距为14m，b点在a点右方，,波长。当一列简谐横波沿此长绳向右传输,时，若a点位移到达正极大时，b点位移为零，且向下运动，经过1.00s后，,a点位移第一次为零，,且向下运动，而b点位移到达负极大，则这列简谐波波速等于多少？,a,b,（n+1/4）=14m（n=0、1、2）,（k+1/4）T=1s（k=0、1、2、3）,v=/T=14（4 k+1）/（4 n+1）m/s,第41页,波空间周期性,波时间周期性,波传输双向性,小结：波多解形成原因,两质点间关系不确定形成多解,同一列波中，相距为波长整数倍质点，运动情况(x、v、a）相同,波在传输过程中，在t时刻与t+nT时刻振动情况相同。即经过整数倍周期，波图象相同。,对于传输方向不确定波，应分两种不一样方向进行分析。,第42页,例5、,如图，一列横波在直线上传输，直线上有A、B两点相距为,d,，某一时刻A、B均处于平衡位置，且A、B仅有一个波峰，经过时间,t,，B质点第一次抵达波峰，则该波波速可能是多少？,A B,A B,A B,A B,A B,第43页,例 如图是一列沿x轴正向传输简谐横波在传输方向上相距3m两质点P和Q振动图像，其实线是P点振动图像，虚线是Q点振动图像，若P质点离波源比Q质点近，则该波最大波长为_m,若Q质点离波源比P点近，则该波最大波长是_m,4,12,第44页,