3.1 机械波的形成和传播（wrord教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第一册（教科版）

1　机械波的形成和传播 学习目标 素养提炼 1.理解机械波的形成过程和产生条件。 2．知道机械波的种类——横波和纵波的概念。 3．明确机械波传播的特点。 4．掌握由传播方向确定质点振动方向的方法。 物理观念：机械波、横波、纵波 科学思维：机械波的传播条件和特点 一、机械波的形成和传播 1．机械波形成原因 以绳波为例(如图) (1)可以将绳分成许多小段，每一段都可以看作质点。 (2)如果手不抖动，各个质点排列在同一直线上，各个质点所在的位置称为各自的平衡位置。 (3)手连续上下抖动，引起的振动就会沿绳向另一端传去，振动状态在绳上的传播就形成了机械波。 (4)手是引起绳上初始振动的装置，叫波源。 2．介质 (1)定义：能够传播振动的物质。 (2)质点运动特点：介质中的各质点只是在各自的平衡位置附近做往复运动，并没有随波的传播而向前迁移。 3．机械波 (1)定义：机械振动在介质中传播，形成了机械波。 (2)机械波的产生条件 ①波源：产生初始振动的部分。 ②介质：能够传播振动的物质。 (3)机械波的特点 ①介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起迁移，传播的只是机械振动这种运动形式。 ②波是传递能量的一种方式。 [判断正误] (1)机械波传播的是介质中的质点。(×) (2)质点的振动位置不断转换即形成波。(×) (3)在绳波的形成和传播中，所有质点同时运动，同时停止运动。(×) (4)在绳波的形成和传播中，所有质点的运动是近似的匀速直线运动。(×) 二、横波和纵波 机械波可分为横波和纵波两类 定义 标识性物理量 实例 横波 质点的振动方向和波的传播方向垂直的波 ①波峰：横波中凸起的最高处 ②波谷：横波中凹下的最低处 绳上形成的波 纵波 质点的振动方向和波的传播方向平行的波 ①密部：纵波中质点分布密集的部分 ②疏部：纵波中质点分布稀疏的部分 声波、弹簧上的波 [思考] 当地震发生时，地震波在地球内部和地表传播，有时使人感到左右摇晃，有时使人感到上下颠簸。由此可见地震波是什么波？ 提示：震源往往在地下某个深度的地方，地震发生时，人感到上下颠簸是因为有纵波，感到左右摇晃是因为有横波。所以，地震波既含有纵波成分又含有横波成分。 要点一　机械波的形成及特点 [情景探究]　如图所示，手拿绳的一端，上下振动一次，使绳上形成一个凸起状态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动。如果在绳子上某处系一手帕做标记，观察手帕的运动有什么特点？手帕随着凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动吗？ 提示：手帕标记做上下振动，并没有随凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动。 1．机械波的形成 2．波的特点 (1)振幅：像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同。 (2)周期：各质点振动的周期均与波源的振动周期相同。 (3)步调：离波源越远，质点振动越滞后。 (4)立场：各质点只在各自的平衡位置振动，并不随波迁移，且起振方向与振源的起振方向相同。 (5)机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也传递能量和信息。 [典例1]　(多选)如图是一条软绳，绳上选有18个质点，质点1在外力作用下首先向上振动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成简谐波。由波的形成及图示可知，下列说法正确的是(　　) A．质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的，因此每个质点均做受迫振动 B．每个质点开始运动后，在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动 C．绳子上的每一个质点开始振动时，方向都向上，振动周期都相同 D．绳子上波的传播过程，也是能量的传播过程，虽然每个质点均做等幅振动，但每个质点的机械能并不守恒 [解析]　质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的，因此每个质点都做受迫振动，A正确；每个质点开始振动后，只在竖直方向做简谐运动，水平方向不随波迁移，B错误；绳子上每一个质点的起振方向都相同，振动周期等于波源振动周期，C正确；波的传播过程，也是能量的传播过程，虽然每个质点均做等幅振动，但每个质点的机械能并不守恒，比如最高点和最低点动能为零，重力势能不等，D正确。 [答案]　ACD [规律总结] 机械波的形成和传播特点 (1)机械波的形成过程及特点可以概括为“带动、重复、落后”，即前一质点“带动”后一质点振动，后一质点“重复”前一质点的振动形式，并且后一质点的振动“落后”于前一质点。 (2)就整个物体来说，呈现的现象是波动，而就构成物体的单个质点来说，所呈现的现象是振动。 (3)要画另一时刻的波形图，应先确定特殊点的位置，即此时刻在平衡位置或最大位移处的点，这些点的位置确定后，其他点可顺势找出。 针对训练 1．(多选)关于机械波，下列说法正确的是(