波的形成+-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修一

第三章

机械波3.1波的形成看见“波”时，什么在传播？艺术体操彩带绳端扰动形成绳波弹簧中的疏密变化观察任务：波形向前传播时，彩带、绳子或弹簧上的某个标记是否随波向前迁移？核心问题：介质中的各质点怎样相互带动，才形成向远处传播的波？视频视频1.能通过绳波和彩带波现象，说明波是振动在介质中的传播。2.能依据相邻质点相互带动的过程，解释“带动、重复、滞后”的波形成机制。3.能比较绳波和弹簧波，辨析横波、纵波及波峰、波谷、密部、疏部。4.能结合实例判断机械波的形成条件，并说明波传播振动形式、能量和信息。一、绳端振动后，绳上各点怎样动起来？任务：观察绳端上下振动时，绳上标记点的运动。问题1：标记点是否随波形一起向右迁移？问题2：为什么远处的质点会稍后开始振动？标记点只在各自平衡位置附近上下振动，并不随波迁移；相邻质点间有相互作用，前一质点先振动并带动后一质点，后一质点的振动总要滞后一些。视频1.把绳看成相互作用的质点列建模：把绳分成很多小段，每一小段看作一个质点。依据：相邻质点之间存在弹力，运动状态可以由近及远传递。问题：如果第1个质点先向上振动，第2、3、4个质点会怎样响应？归纳：前一质点带动后一质点振动；后一质点重复前一质点的运动，但开始得更迟。2.观察不同时刻的质点位置t=0t=T/4t=T/2观察任务：比较三个时刻，最先振动的质点和后面质点的位置有什么先后关系？波形向右展开；离振源越远的质点起振越晚，同一振动状态依次向右传播。3.波的形成机制：带动、重复、滞后（1）绳上各部分可看成相互作用的质点。（2）沿波传播方向，前一质点依次带动后一质点。（3）后一质点重复前一质点的振动，但时间上滞后。（4）总体上形成凸凹相间并向前传播的波形。归纳：波不是介质整体迁移，而是振动状态在介质中的传播。4.波传播的是什么？思考1：绳上的点是不是随波一起迁移？思考2：绳上各点是不是同时开始振动，步调是否一致？思考3：振源停止振动后，已经传出的波形是否立刻消失？思考4：波在传递振动形式的同时，还传递什么？波传递振动形式，也传递能量和信息。质点不随波迁移，只在平衡位置附近振动；各质点不是同时起振，离振源近的先起振；振源停止后，已经传出的波仍继续向前传播；二、从绳波中找波源和介质绳可分成许多小段每一小段看成质点相邻质点存在相互作用观察材料：绳波质点模型视频思考：在绳波实验中，谁提供持续振动？谁承载并传递振动？手或绳端提供持续振动，是波源；绳承载并传递振动，是介质。由绳波可见：形成机械波不能只看“振动”，还要看振动依靠什么向外传递。三、机械波概念的形成从绳波推广到弹簧波、水波和声波：思考1：把绳换成弹簧、水面或空气，共同点是什么？介质不同，但都是机械振动依靠介质由近及远传播。思考2：怎样概括机械波？机械振动在介质中的传播形成机械波。四、比较两类波：振动方向与传播方向绳波：质点上下振动，波形水平传播弹簧波：质点沿传播方向往复振动判断横波、纵波的依据不是“波向哪里走”，而是质点振动方向与波传播方向的关系。视频视频1.横波：振动方向与传播方向垂直定义：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波。波形特点：出现交替的波峰和波谷。识别方法：先找波传播方向，再看质点振动方向是否与它垂直。绳波是典型横波；波峰、波谷是横波波形上的位置，不表示质点随波前进。2.纵波：振动方向与传播方向在同一直线上定义：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波。波形特点：介质中出现交替的密部和疏部。实例：空气中的声波通常表现为纵波。纵波中质点不是随波迁移，而是在传播方向上来回振动，形成疏密相间的状态。视频3.横波与纵波的迁移判断地震波情境：地震波既有纵波也有横波，且纵波传播速度大于横波。思考：震源正上方的房屋先出现哪种振动？再出现哪种振动？纵波先到达，使房屋先上下振动；横波后到达，使房屋再左右摇动。五、机械波的形成条件情境：在月球表面，两名宇航员面对面讲话，为什么不能直接听到声音？问题1：声带振动已经发生，为什么没有形成可传播到对方耳朵的声波？问题2：机械波形成还缺少什么条件？机械波形成必须同时具备波源和介质。归纳：机械波需要波源和能够传播振动的介质；只有振动而没有介质，不能形成机械波。月球表面近似真空，没有空气把声带振动传到对方耳朵1.机械波传播的几个关键特点观察依据：连续时刻图显示，同一振动状态由近及远传递。（1）传播方向：振动状态沿波传播方向由近及远传递。（2）质点运动：各质点只在平衡位置附近振动，不随波迁移。（3）频率关系：介质中各质点做受迫振动，频率等于波源频率。（4）传播内容：机械波传播振动形式，同时传播能量和信息。归纳：用“质点不迁移、振动状态在迁移”统领机械波特点。2.振动与波动：研究对象不同振动研究单个质点在平衡位置附近往复运动波动研究大量质点振动状态由近及远传播形成原因振动是波动的原因，波是振动的传播；波的传播速度不是某个质点的振动速度。新知探究六、“带动法”判断质点振动方向方法依据：先振动的质点带动相邻的后振动质点。判断步骤：1.先确定波源或波的传播方向。2.在待判断质点靠近波源一侧找相邻质点。3.待判断质点向“带动它的质点”所在方向运动。谁先振动，谁带动；质点向带动它的相邻质点方向运动。新知探究例题：由波源位置判断质点运动方向绳波在某时刻的形状如图所示。（1）若

O

是波源，A

点此刻向什么方向运动？（2）若

O′

是波源，A

点此刻向什么方向运动？若

O是波源，A左侧质点先振动并带动

A，A向上运动；若

O′

是波源，A右侧质点先振动并带动

A，A向下运动。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.参与振动的质点都有相同的频率D.机械波传播时，介质随波一起迁移BC2.（单选）下列关于横波和纵波的说法正确的是（

）A.横波中质点振动方向与波传播方向在同一直线上B.纵波中质点振动方向与波传播方向垂直C.横波具有波峰和波谷，纵波具有密部和疏部D.横波传播时质点随波迁移，纵波传播时质点不迁移C3.（单选）在月球表面，两名宇航员面对面讲话但不能直接听到声音，主要原因是（

）A.月球太冷，声音传播太慢B.月球表面没有空气，声音缺少传播介质C.宇航员说话声音太小D.月球表面太嘈杂，声音被掩盖B4.（多选）一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图所示的形状。关于此时绳上

A、B、C、D、E、F六个质点，下列说法正确的是（

）A.它们的振幅相同B.质点

D和质点

F的速度