3.1 波的形成 课件 -2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第三章 机械波 “隔墙有耳”“一石激起千层浪”……我们对这些现象耳熟能详，它们都与波动有关。测绘科技人员利用声呐绘制海底地形图，医生用“B 超”诊断疾病，狂风巨浪使船舶颠簸，地震波对建筑物造成破坏……种种现象表明：波既能传递信息，又能传递能量。 多姿多彩的波有许多共同的特征和规律，我们应该很好地认识波，以便更好地利用波，或预防和减轻波所造成的破坏 在艺术体操的带操表演中，运动员手 持细棒抖动彩带的一端，彩带随之波浪翻 卷。彩带上的波浪向前传播时，彩带上的 每个点也在向前运动吗？ 问题： ？ 3.1 波的形成 水波离开了它产生的地方，而那里的水并不离开，就像风在田野里掀起的麦浪。我们看到，麦浪滚滚地在田野里奔去，但是麦 子却仍旧留在原来的地方。——达·芬奇 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？ 一、波的形成 1、定义：机械振动在介质中由近及远的传播就形成了机械波。 有振动不一定有波，有波一定有振动 2、产生条件：① 有振源。② 有传播波的介质。 演示：观察绳波的产生和传播 如图 3.1-1，取一条较长的软绳，用手握住一端拉平后向上抖动一次，可以看到绳上形成一个凸起部分，这个凸起部分向另一端传去。 向下抖动一次，可以看到绳上形成一个凹下部分，这个凹下部分也向另一端传去。 连续向上、向下抖动长绳，可以看到一列波产生和传播的情形。 演示：观察绳波的产生和传播 在绳上做个红色标记，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？ 仔细观察会发现，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？ 演示：观察绳波的产生和传播 绳子是有弹性的物体。设想把一条绳子分成一个个小段，这些小段可以看作一个个相连的质点，这些质点之间存在着弹性力的作用。 仔细观察会发现，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？ 设想把一条绳子分成一个个小段 这些小段可以看作一个个相连的质点，这些质点之间存在着弹性力的作用 演示：观察绳波的产生和传播 绳子是有弹性的物体。 请点击手 演示：观察绳波的产生和传播 当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻的质点，使它也上下振动，这个质点又带动更远一些的质点…… 绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动。 演示：观察绳波的产生和传播 这样依次带动下去，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。 演示：观察绳波的产生和传播 下图更清楚地描绘了绳中质点的运动与波的传播的关系。图中小圆点代表绳中的质点，相邻质点之间有相互作用力，这使得一个质点的运动会影响相邻质点的运动。 质点 P0 在沿上下方向振动，依次牵动质点 P1，P2， P3，… 使它们也运动起来。若在 t ＝ T /4时刻，质点 P0 到达了最高点，则 P2 将刚要开始运动 质点 P0 到达最高点后又开始下落，当 t ＝ T /2时它又回到平衡位置，而这时P2 刚刚到达最高点，质点 P4 则刚要开始运动。 演示：观察绳波的产生和传播 最下面两幅图是随后 3T/4、T 时刻各质点的位置及波的形状 演示现象 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向远处传播出去，从整体上看就是一些凹凸相间的波形。 一、波的形成 演示：观察绳波的产生和传播 以上绳波的传播过程质点的运动特点 ：前带后，后跟前，运动状态向后传； 波源质点先向上振,其它质点也向上开始振（即各质点起振方向相同）；质点上下振动，但不随波迁移;质点传播能量由近向远.因此:波传递的是振动形式和能量。 想一想 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。运动会上的团体操表演常常用这种办法来表现波浪 团体操表现波浪 二、横波和纵波 二、横波和纵波 左图表现的是绳子中传播的波。在这列波中质点上下振动，波向右传播，二者的方向相互垂直。 我们把这种质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，叫作横波 在横波中，凸起的最高处叫作波峰，凹下 的最低处叫作波谷。 二、横波和纵波 我们再看另外一种波：观察弹簧形成的波 如图 3.1-4，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