1. 机械波的形成和传播
横波和纵波
1.横波:质点的振动方向与波的传播方向垂直的波;其 中凸起来的最高处叫波峰,凹下去的最低处叫波谷.
2.纵波:质点的振动方向与波的传播方向平行的波;其 中质点分布密集的部分叫密部,质点分布稀疏的部分叫 疏部.
观察:波峰和波谷
密部和疏部
波峰
波的分类
横波、纵波 横波 横波只能在固体内传播,在液体、
(4)波向前传播的是振动形式、能量和信息. (5)机械波在同种均匀介质中是匀速传播的. (6)波源振动一个周期,波向前传一个完整波形. (7)波源停止振动,波可以继续向前传播.
二、横波与纵波
按介质中质点的振动方向和波的传播方向 的关系不同,常将波分为横波和纵波.
●观察思考 1.观察横波演示器所演示的横波的发生 情况图2-1-4(a).记下你的观察结果.
由于相邻质点间存在着相互作用,当绳中某一 质点发生振动(振源)时,就会带动相邻的质点,使 它上下振动.这个质点又带动更远一些的质点振动起 来,从而使绳子上的质点都跟着振动起来.绳端这种 上下振动的状态就沿绳子传了出去,从整体上看就是 一些凹凸相间的波形.
●绳、水、空气等能够传播振动的物质,叫做介质. ● 机械振动在介质中的传播称为机械波. ● 振动状态传播的方向就是波的传播方向. ●引起开始振动的装置通常叫做波源. 从绳波中可以看到,软绳上有标记的两质点只在 各自的平衡位置附近上下振动,并没有随波的传播而 向前移动. 因此机械波是机械振动这一运动形式(包括波源 的振动信息)的传播,介质本身并没有沿着波的方向 发生迁移. 当振动在绳中传播时,各质点由于上下运动而具 有动能;同时由于形变,又具有弹性势能,这样随着 振动的传播,波源的能量就被波传递出去,所以机械 波的传播也是机械能的传播. 波是传递能量的一种形式.
2.观察纵波演示器所演示的纵波的发生情 况[图2-1-4(b)].记下你的观察结果.
若介质中质点的振动方向和波的传播方向 平行,这种波称为纵波.例如推拉弹簧的一端, 就可在弹簧上形成纵波(图2-1-6).
在空气中传播的声波也是纵波(图2-1-7).
从纵波演示实验中可知纵波是介质密集和
稀疏相间的波.介质中质点分布密集的部分叫 做密部,质点分布稀疏的部分叫做疏部.这种 质点分布的疏密状态随着时间而沿波的前进 方向传播出去. 不管是横波还是纵波,如果传播的振动 是简谐运动,这种波就叫做简谐波.
若介质中质点的振动方向和波的传播方向垂 直,这种波称为横波.例如在绳上传播的波就是横 波(图2-1-5).
从横波演示实验中可知横波是一个凹凸相间 的波,凸起来的最高处叫波峰,凹下去的最低处叫 波谷.当波源的振动通过介质传播出去后,就形成 了一个具有波峰和波谷的完整波形.由于相邻质点 不断地连续上、下振动,波峰和波谷的形状不断向 前推进.
精讲细练
例1.日常生活中,发现球掉入池塘里, 能否通过往池塘丢入石块,借助石块激起 的水波把球冲到岸边?
解析:不能.向水中投入石块,水面受 到石块的撞击开始振动,形成水波向四周传 去.但是,实际上水波向四周传播而水只是 上下振动并不向外迁移,所以球也仅仅是上 下振动而不会向岸边运动.
例2.下列说法不正确的有( AC ) A.声波在空气中传播时是纵波,在水中传播时是横波 B.波不但传递能量,还能传递信息 C.质点振动的方向总是垂直于波传播的方向 D.一切机械波的传播均需要介质
例3.区分横波和纵波的依据是(C ) A.质点沿水平方向还是竖直方向振动 B.波沿水平方向还是竖直方向传播 C.质点的振动方向和波的传播方向是相互垂直 还是在一条直线上 D.波传播距离的远近
看教材P22-23
为什么绳上各点都能动 起来呢?凹凸相间的波是怎 样形成的呢?
设:把绳分成很多小段
每一个小段可以看做一个质点 质点之间有相互作用力
一切机械波都是振动 状态在某些物体中的传播. 对绳一端的抖动依 次引起了绳中各段的振动, 振动在绳中的传播形成了 绳波;对水面一处的扰动 由近及远引起了水面各部 分的振动,此振动在水中 的传播形成了水波;击鼓 时,对鼓皮的扰动引起了 周围空气的振动,此振动 在空气中的传播形成了声 波.
1.如果手不做左右振动,绳子处于什么状态? 2.手向左抖动一次和向右抖动一次,你看到什 么现象? 3.手连续左右抖动,你看到了什么现象?画出 在某一时刻软绳形状的草图. 4.软绳一端的振动是怎样传到绳的另一端的? 绳上有标记的两点怎样运动?随波前进吗? 5.手以不同频率和不同幅度连续左右抖动,绳 子的形状有什么区别?
1.机械波:机械振动在介质中的传播称为机械波.
波源——保持持续振动的物体或质点(内因) 介质——能够传播波的物质(外因)
2.产生条件:同时存在振源和介质. 机械振动是产生机械波的必要条件. 机械波不能在真空中传播.
3.机械波的特点
(1)介质中各个质点不是同时起振的,离波源近的 质点先起振(步调不一致). 前面的质点带动后面的质点 振动,后面的质点重复前面的质点的振动,后面质点 的振动依次滞后前面的质点. (2)介质中质点在各自的平衡位置附近做机械振动, 质点本身并不随波迁移. (3)传播过程中各质点的振动都是受迫振动,驱动 力来源于波源.介质中各个质点的起振方向、周期、 频率、振幅和波源相同. (具有周期性)
气体内不能传播横波.
纵波 纵波在固体、液体、气体中都
声波是纵波. 地震波既有横波又有纵波. 水波不是横波也不是纵波,叫做水纹波. 能传播.
波 动 与 振 动
1.区别 振动是一个质点的往复运动,而波动是介质中 许多质点的集体运动. 2.联系 ( 1)都是周期性的运动:波动周期等于质点的 振动周期. ( 2)从构成介质的某一质点来看,所呈现的现 象是振动,从介质的整体来看,所呈现的现象 是波动. ( 3)振动是形成波动的必要条件,但有振动不 一定存在波动. ( 4)波动是振动形式(信息和能量)的传播过 程.
生活中无处不在的波
声波
水波
弹簧纵波
绳波
地震波
光波
电磁波
温故知新: 提问:什么是机械振动?什么是简谐运动?
机械振动:物体在平衡位置附近的往复运动. 简谐运动:物体在跟位移大小成正比,并且总是 指向平衡位置的力的作用下的振动.
提问:向平静水中,投石子会看到什么现象?
以石子击水点为中心,振动(波浪) 远离中心向四周传播,直到很远.
提问:绳子一端固定,手拿另一端水平拉直,上下抖 动.看到什么现象? 看到一列凸凹相间的波形(振动形式) 向绳子的另一端传去
一、机械波的形成和传播
●活动 如图2-1-2所示, 准备一根长约10m 的软绳并放置在水 平面上,将绳上的 两点涂上不同颜色 的标记.固定一端, 用手握住绳的另一 端,拉直软绳.