第三章 第1节 波的形成（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理 选择性必修 第一册（人教版2019）

第1节　波的形成 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.能区别横波和纵波，了解波峰和波谷、疏部和密部。 2．知道什么是机械波。 1.通过观察和分析，认识波是振动的传播。 2．对波动现象进行分析和推理，认识波的形成条件及过程。 观察绳波的产生和传播，探究波的特点和产生过程。 通过绳波波形的模拟和对实验现象的分析总结，培养实事求是的科学态度。 [对应学生用书P67] 一、波的形成 1．波：振动的传播称为波动，简称波。 2．波的形成(以绳波为例) (1)一条绳子可以分成一个个小段，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。 (2)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。 二、横波和纵波 定义 标志性物理量 实物波形 横波 质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波 (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 三、机械波 1．定义：机械振动在介质中的传播。 2．介质：波借以传播的物质。 3．介质中的质点发生振动，但并不随波迁移，传播的只是振动这种运动形式。 4．波不但传递能量，而且可以传递信息。 1．(物理与体育)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。若彩带上有一蝴蝶结，如图所示，当彩带上的波浪向前传播时，判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)蝴蝶结随波远离运动员。(　　×　　) (2)蝴蝶结的振动频率与运动员手(波源)的振动频率相同。(　　√　　) (3)蝴蝶结振动的能量是从运动员的手(波源)获得的。(　　√　　) (4)彩带传播的是振动形式和能量。(　　√　　) (5)在波的形成和传播中，彩带上所有质点同时运动，同时停止。(　　×　　) 2．(知识拓展)做一做(课下小实验) 把小石头扔到平静的湖水里，水面上便会激起水波。水波会使水面上的漂浮物在原平衡位置做上下振动，并没有向远方运动。 [对应学生用书P68] 探究点一___机械波的形成及特点 扇舞是常见的文艺表演形式，扇舞中的一个精美的瞬间造型如图所示。表演者排成一行，从左边第一位表演者开始，手持扇子周期性地下蹲、起立，旁边的表演者重复他的动作，只是后边的一位总比前边的一位稍迟一点点，这样就会看到扇子上下起伏形成的波沿着队伍传播，形成优美的波浪造型。 [问题设计] (1)要形成“扇子波浪”，是否需要一个表演者手持扇子先振动起来？ (2)后一表演者与前一表演者相比，他们的运动有何异同？ (3)“扇子波浪”沿水平方向传播，扇子随“扇子波浪”迁移了吗？ 提示：(1)需要有一个表演者手持扇子先振动起来。 (2)前一表演者带动后一表演者运动，都同样振动，但后一表演者比前一表演者节奏稍迟。 (3)没有，扇子只是上下振动。 1．波的形成 2．波的特点 (1)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)各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同。 (3)离波源越远，质点振动越滞后，但每一个质点的起振方向都与波源的起振方向相同。 (4)机械波向前传播的是振动这种运动形式，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。 3．振动和波动的区别与联系 振动 波动 区别 研究 对象 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，研究的是大量质点振动的“群体行为” 力的 来源 可以由作用在物体上的各种性质的力提供 联系介质中各质点的弹力 运动 性质 质点做变加速运动 在同一种均匀介质中是匀速向前传播的 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】 (多选)如图所示，在一条软绳上选18个等间距的质点，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，均在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动 C．绳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．绳上波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做等幅振动，故每个质点的机械能守恒 AC　解析：每个质点开始振动后，只在竖直方向做简谐运动，水平方