第3章 第1节 波的形成（教师用书Word）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修 第一册（人教版 2019）

第三章　机械波 第1节　波的形成 [学习目标]　1.知道什么是机械波，知道机械波的传播特点，能区分横波和纵波(物理观念).2.知道机械波的形成过程和产生条件，会判断质点的振动方向(科学思维)． 知识点一　波的形成 1．波：振动的传播称为波动，简称波． 2．形成过程 以绳波为例，如图所示． 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……最后，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，绳端这种上下振动的状态就沿绳子传播出去了． 注意：由于波的形成实际上是从波源开始依次带动介质中的各个质点参与振动，所以各个质点都在做受迫振动，因此各个质点振动的周期(频率)都与波源的周期(频率)相同． 知识点二　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 注意：横波只能在固体中传播，纵波在固体、液体、气体中均能传播．例如，声波就是一种纵波，不仅能在空气中传播，也能在液体、固体中传播． 知识点三　机械波 1．介质 (1)定义：波借以传播的物质. (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． 2．机械波 (1)形成：机械振动在介质中传播，形成了机械波． (2)产生条件：①波源；②传播振动的介质. (3)特点 ①介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只有振动这种运动形式． ②介质中本来静止的质点，随着波的传播而发生振动，这表示它获得了能量，可见波是传递能量的一种方式． ③我们能用语言进行交流，说明波可以传播信息.　 注意：机械波在传播“振动”这种运动形式的同时，也传递能量和信息；介质中各质点本身并不随波的传播而迁移，而是在各自的平衡位置附近振动． 1．判断下列说法的正误． (1)物体只要做机械振动，就一定会产生机械波．(　×　) (2)机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早一些振动．(　×　) (3)在绳波的形成和传播中，所有质点同时开始运动，同时停止运动．(　×　) (4)如果波源停止振动，介质中的波也会立即停止．(　×　) 2．绳波在某时刻的形状如图所示，若O是波源，则此刻A点的振动方向向上，若O′是波源，则此刻A点的振动方向向下.(均选填“向上”或“向下”) 考点一　对波的形成的理解 【情境导学】 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．如果在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记的运动．红色标记有没有随波迁移？红色标记是怎样运动的？ 答案　没有；红色标记只在竖直方向上下振动． 【知识拓展】 1．机械波的形成 2．波的特点 (1)机械波的传播离不开介质，没有介质就无法形成机械波． (2)介质中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与波源起振方向相同． (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，有振动不一定有波动． (2)波动中各质点振动的性质、频率和振幅均与波源相同． 【例题1】 如图所示是某绳波形成过程的示意图，质点1在外力作用下沿垂直直线方向做简谐运动，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，质点1到达最上方，质点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？ 思维导引：波的形成过程中，前面的质点带动后面的质点振动，后面的质点重复前面质点的振动． 解析　各质点在各时刻的情况如图所示． 甲 乙 (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 【变式1】 (多选)如图所示是某绳形成横波过程的示意图，1、2、3、4…为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向．质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，并把振动从绳的左端传到右端．当t＝0时，质点1开始振动且速度竖直向上，经过T(T为周期)，质点5开始振动．下列判断正确的是(　　) A．介质中所有质点的起振方向都是竖直向上的，但图中