第3章 第1节 机械波的产生和传播-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版2019）

第一节　机械波的产生和传播 【核心素养目标】 物理观念 知道机械波、波源和介质的概念。知道机械波的产生条件以及传播特点。知道横波和纵波的概念，能区分横波和纵波。 科学思维 理解波的产生原因，知道波的形成过程。 科学探究 通过实验观察横波和纵波的形成，总结其传播特点。 知识点一　认识机械波　机械波的传播 艺术体操也叫韵律体操，是一种艺术性很强的女子竞赛体操项目。19世纪末20世纪初起源于欧洲。艺术体操表演项目有很多，丝带舞表演就是其中之一，如图所示是一幅丝带舞的表演图。 (1)丝带上的波是如何形成的？ (2)丝带上的各点有没有随波迁移？ 提示：(1)是由丝带上质点间的依次带动而形成的。 (2)丝带上各点只在各自的平衡位置附近振动，并没有随波迁移。 1．机械波：机械振动在媒介中的传播。 2．机械波的产生条件：波源和介质。 (1)波源：产生机械波的振动源。 (2)介质：传播机械振动的媒介。 3．机械波的形成：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。 4．机械波的传播特点 (1)机械波传播振动的运动形式。 (2)机械波是传递能量的一种方式。 (3)在波传播的过程中，每个质点只是在平衡位置附近做上下振动，并未形成沿机械波传播方向的宏观移动。 【链接实景　判断正误】 如图所示，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，这样就会看到凹凸相间的波沿着队伍传播开来。判断下列说法的正误： 1．左边第一位同学先“振动”起来相当于波源，相邻同学之间“手挽手”相当于介质。(√) 2．后一同学与前一同学的“振动”步调是一致的。(×) 3．“人浪”沿水平方向传播，人随“人浪”发生了迁移。(×) 学生用书↓第67页 1．机械波的产生 2．机械波的特点 (1)机械波传播的是振动形式、能量和信息，介质中各质点本身并不随波传播而迁移，而是在各自的平衡位置附近振动。 (2)介质中各个质点都在做受迫振动，因此各个质点振动的周期(频率)与波源的周期(频率)相同。 (3)在不考虑能量损失时，各质点振动的振幅相同，各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同。 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2、3、4…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端。已知T1＝0时，质点1开始向上运动，T2＝时，1到达最上方，4开始向上运动。问： (1)T3＝时，质点4、6、10的运动状态(是否运动、运动方向)如何？ (2)画出T4＝时的波形图，并说明质点4、6、10的运动状态。 解析：(1)各质点在T3＝时的情况如图甲所示： 质点4到达正的最上方，质点6正在向上运动，质点10尚未运动。 (2)T4＝时的波形图如图乙所示，质点4、6正在向下运动，质点10开始向上运动。 答案：见解析 【拓展延伸】　(多选)在[例1]中，T5＝T时的波形如图所示，下列说法正确的是(　　) A．质点1带动质点2是通过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均守恒 AC　[质点1带动质点2是通过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，水平方向上不随波迁移，B错误；绳子上每一个质点的起振方向都相同，振动周期等于波源的振动周期，C正确；波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做受迫振动，合外力不为零，故每个质点的机械能并不守恒，D错误。] 规律总结 波动过程中介质中各质点的运动特点 波动过程中介质中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同，其运动特点可用三句话来描述： (1)先振动的质点带动后振动的质点； (2)后振动的质点重复前面质点的振动； (3)后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点。 概括起来就是“带动、重复、落后”。　　 针对练1.(2022·广东大埔县高二期末)一学生看见平静的湖面上漂浮着一小块泡沫，想把它拾起来扔到垃圾桶，于是向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于泡沫的运动情况，下列说法正确的是(　　 ) A．泡沫不能被波浪推动，最多只能在湖面上做上下振动 B．投入的石块质量越大，波浪越容易将泡沫推至岸边 C．不知泡沫离波源的远近如何，无法确定泡沫的运动情况 D．因“随波逐流”，波浪会将泡沫推至岸边 A　[波传播的是振动这种形式，各质点在各自平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移，B、C、D错误，