3.1波的形成 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册

3.1波的形成学习重点：机械波在传播过程中，介质中质点在各自平衡位置的振动情况以及振动以波的形式在介质中传播的理解。学习难点：机械波传播的是振动形式和能量，而质点本身并不随波的传播方向而迁移。思考：做波动运动的五星红旗、丝带、水波等上的每个点也在向前运动吗?在我们日常生活中有许多种波动形式，如五星红旗迎风飘摆，舞蹈演员手中的丝带，树枝敲打水面会形成水波等。一、波的形成彩带上的波浪翻卷实际是振动在彩带上传播的结果。振动的传播称为波动，简称波。波是怎样形成的？演示:观察绳波的产生和传播绳波的产生和传播的视频绳上做的标记，在波传播的过程中，这个标记怎样运动？它是否随着波向绳的另一端移动？绳子上的各点只是在一定位置上下振动，没有向前运动，而振动这种形式却传播出去了。为什么会这样呢？1.绳波的形成过程：（1）绳子各部分看成许多质点组成，质点与质点之间分之间存在着相互作用的弹力（2）沿波的传播方向上，后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动，质点依次被带动，绳端这种上下振动的状态就沿绳子传出去了，整体上形成了凹凸相间的波形。

横波的形成2.绳中质点的运动与波的传播的关系。

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特别提醒！（1）介质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。（4）波传播的是振动形式和能量。（5）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，各质点起振时与振源起振时的情况完全相同，其频率等于振源频率。团体操表现波浪一组学生手挽手排成一行，从左边第一位同学开始，周期性地下蹲、起立，依次带动旁边的同学重复他的动作，只是后边的一位总比前边的一位稍迟一点点。这样就会看到凹凸相间的波沿着队伍传播开来，而每个学生的位置并没有移动。例1.一列波由波源向周围扩展开去，下列说法中错误的是（）A．介质中各质点只是振动，没有沿波的传播方向迁移B．介质中各质点振动方式由近及远传播开去C．介质中各质点振动的能量由近及远传播D．介质中各质点由近及远传播开去D【答案】D【解析】AD．波在传播时，介质中的质点在其平衡位置附近做往复运动，它们并没有随波的传播而发生迁移，故A正确，D错误。BC．波传播的是振动形式，而振动由能量引起，也即传播了能量，所以波在传播过程中将振动形式以及能量由近及远地传播出去，故BC正确。本题选择错误的，故选D。变式训练：在平静的湖面上漂着一小木条，现向湖中央扔一石子，圆形波纹一圈圈地向外传播，当波传到小木条处时，小木条将（）A．随波纹漂向湖岸 B．波纹传到小木条处，小木条仍不动C．向波源处漂动 D．在原来位置做上下振动D技法点拨：波在传播的过程中，质点只在平衡位置振动，并不随波迁移。1．横波（1）定义：质点的振动方向和波的传播方向垂直的波，只能在固体介质中传播，例如绳波。（2）波峰和波谷在横波中，凸起的最高处叫作波峰，凹下的最低处叫作波谷。（3）横波只能在固体中传播。波峰波谷二、横波和纵波2．纵波演示：观察弹簧形成的波如图，将一根长而软的弹簧水平放置在光滑平面上，在左端沿弹簧轴线方向不断推、拉弹簧，观察实验现象。实验中观察到，弹簧圈密集的部分和稀疏的部分交替向右传播，在弹簧上形成一种与横波不一样的波。观察弹簧形成的波视频（1）定义：质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上的波，在固体、液体和气体介质中均能传播，例如声波。（2）密部：质点分布最密集的位置（3）疏部：质点分布最稀疏的位置密部密部疏部（4）纵波能在固体、液体、气体等所有物质中都能传播。思考：弹簧的纵波是如何形成的呢？我们把一系列弹簧圈看成一系列质点，它们之间由弹力联系着。手执弹簧一端左右振动起来以后，前面的质点依次带动后面的质点左右振动，但后一个质点总比前一个质点迟一些开始振动。也就是说，后一个质点振动的相位总比前一个质点落后一些。这样，弹簧一端左右振动的状态就沿弹簧传播开来。从整体上看，就形成了疏密相间的波。发声体振动时在空气中产生的声波是纵波例如：振动的音叉，它的叉股向一侧振动时，压缩邻近的空气，使这部分空气变密，叉股向另一侧振动时，又使这部分空气变得稀疏。知识拓展（1）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。（2）地震波既有横波又有纵波。例2.下列关于横波和纵波的说法，正确的是（）A．横波中，质点的振动方向一定与波的传播方向垂直B．横波中，质点的振动方向也可能与波的传播方向平行C．纵波中，波水平向右传播，各个质点一定上下振动D．能形成波峰、波谷的波是横波A【答案】A【详解】ABC．横波的传播方向与质点的振动方向垂直，纵波的传播方向与质点的振动方向平行，A正确，BC错误；D．有波峰和波谷，但波的传播方向不一定与质点的振动方向垂直，D错误。故选A。变式训练：关于横波和纵波，下列说法正确的是（）A．对于纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反B．对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同C．形成纵波的质点随波一起迁移D．波源上下振动形成的波是横波A技法点拨：（1）横波中质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，纵波中质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上。（2）无论是横波还是纵波，质点都是在平衡位置附近做往复运动，不会随波迁移。三、机械波1．介质和波源（1）定义：绳、弹簧、水、空气等是波借以传播的物质，叫作介质。（2）波源：保持持续振动的物体。2.机械波（1）机械振动在介质中传播，形成机械波。（2）特点：组成介质的质点之间有相互作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动。3．产生条件①要有波源；②各质点间有可以相互作用的介质。4.波动过程中介质中各质点的运动规律（1）先振动的质点带动后振动的质点。（2）后振动的质点重复前面质点的振动。（3）后振动质点的振动状态落后于先振动的质点。概括起来就是“带动、重复、落后”。5．波的特点（1）当波源的介质发生振动时，各个质点在各自的平衡位置附近往复运动，质点本身并不随波迁移，机械波向外传播的只是机械振动的形式。（2）机械波向前传播的是振动形式、能量和信息。（3）沿着波的传播方向向前看去，前面各质点的振动位相都依次落后于波源的振动位相。（4）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、和波源相同，不考虑能量损失时振幅也相同。6.振动和波动的区别与联系（1）区别①研究对象振动是单个质点在平衡位置附近的往复运动,研究的是单个质点的“个体行为”；振动在介质中的传播,研究的是大量质点将波源振动传播的“群体行为”。②力的来源振动的力可以由作用在物体上的各种性质力提供；波动的力联系介质中各质点的弹力。③在同一种均匀介质中，质点的振动是变速的，波的传播是匀速的。（2）联系①振动是波动的原因,波动是振动的结果;有波动必然有振动,但有振动不一定有波动。②波动的性质、频率和振幅都与振源相同。例1.以下关于机械波的几种说法中，正确的是：（）A．有机械振动必定会有机械波B．机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定C．在波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度D．在波动的过程中，波上的质点是沿着波形曲线运动的B【答案】B【详解】A．有机械振动不一定会有机械波，有机械波一定有机械振动，A错误；B．机械波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定，机械波在固体中传播最快，而在气体中最慢，B正确；C．波传播方向上的某个质点的振动速度，与波的传播速度没有关系，C正确；D．在机械波形成的过程中，介质中各质点只在各自的平衡位置附近做振动，并不随波一起迁移，D错误。故选B。变式训练：下列关于波的现象的说法中正确的是（）A．只要有机械波产生，一定可以找到产生机械波的波源B．把小石块扔到平静的湖水里，水面上便会激起水波，水波将促使水面上的漂浮物向远方运动C．某空间找不到机械波，则在这一空间一定没有波源D．横波与纵波，其质点的振动方向不同，因此，横波和纵波不可能沿