第3章 第1节 机械波的产生和传播(WORD教参)-【优化探究】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册同步导学案（粤教版2019）

第一节　机械波的产生和传播 学习目标要求 核心素养和关键能力 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。 1.物理观念：机械波、横波、纵波、密部、疏部等。 2．科学思维：比较法理解振动和波动的区别。 3．科学探究：探究绳波和声波的传播特征。 一 认识机械波 1．机械波：机械振动在媒介中的传播叫作机械波。 2．波源：要产生机械波，必须有一个振动源，称之为波源。 3．介质 (1)定义：用来传播振动的媒介。 (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。 4．形成机械波需要的两个条件：机械振动的波源和传播振动的介质。 二 机械波的传播(以绳波为例) 绳子上的质点本来是静止的，随着机械波的传播发生振动，表明它获得了能量。这个能量是从波源通过介质质点依次传来的。波源带动相邻质点做受迫振动，该质点振动后会同样带动其相邻质点做受迫振动，即绳子上每个振动的质点又如新的波源带动下一个质点的运动，直至机械波传播到能传播的地方。所以，机械波既传播振动的运动形式，同时也将波源的能量传播出去。波是传递能量的一种方式。 三 横波和纵波 定义 标识性物理量 实物波形 横 波 介质质点的振动方向与波的传播方向垂直的机械波 (1)波峰：凸起的最高处 (2)波谷：凹下的最低处 纵 波 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的机械波 (1)密部：质点分布最密的位置 (2)疏部：质点分布最疏的位置 自主评价——————————————————— 1．判断正误 (1)质点的振动位置不断转换即形成波。(×) (2)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。(×) (3)如果波源停止振动，介质中的波也会立即停止传播。(×) (4)横波在固体、液体、气体中都能传播，纵波只能在气体中传播。(×) 2．情景思考 (1)在平静的湖面上，漂浮着一片树叶，如果你往树叶附近扔下一块小石子，湖面立即兴起水波，水波一圈一圈往外扩展出去，于是树叶运动起来。请问树叶会随水波往外移动吗？ (2)如图是地震后的场景。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：(1)不会。因为小石子激起的水波是振动的传播，水并不向外移动，水的质点只是上下振动，所以树叶不会随水波往外移动。 (2)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。 　机械波的产生 　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，如图所示。 (1)形成“人浪”要具备哪些条件？ (2)同学为什么要手肩互搭？ (3)后一同学与前一同学相比，他们的运动有何异同？ (4)“人浪”沿水平方向传播，人随“人浪”迁移了吗？ 提示：(1)要有一个人先振动起来。 (2)有前一同学带动后一同学的作用。 (3)都同样振动，但节奏稍迟。 (4)没有，人只是上下振动。 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附近振动，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。 　如图所示是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动其余质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端。已知t＝0时，质点1开始向上运动；t＝时，1到达最上方，5开始向上运动。问： (1)t＝时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？ (2)t＝时，质点8、12、16的运动状态如何？ [解析]　各质点在各时刻的情况，如图所示。 (1)由甲图可知，t＝时，质点8未到达波峰，正在向上振动，质点12、16未振动。 (2)由乙图可知，t＝时，质点8正在向下振动，质点12向上振动，质点16未振动。 [答案]　见解析 [名师点评] 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