第一节 机械波的形成和传播（教学课件）物理沪科版2020选择性必修第一册

第三章 机械波 3.1机械波的形成和传播 1.知道机械波的产生条件，理解机械波的形成过程. 2.知道横波和纵波的概念. 3.知道机械波传播的特点. 【学习目标】 导入新课 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. (1)红色标记有没有随波迁移？ 答案　没有，红色标记只在竖直方向上下振动. (2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？ 答案　不会，当手停止抖动后，波仍向右传播. 1.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　　的质点，这些质点之间存在着　　　的作用. (2)当手握绳端上下振动时，绳端　　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　 一些开始振动. 相连 弹性力 带动 迟 一、波的形成及特点 2.介质 (1)定义：波借以　　的物质. (2)特点：组成介质的质点之间有　　　　，一个质点的振动会引起相邻质点的振动. 3.机械波的形成 机械振动在　　中传播，形成了机械波. 传播 相互作用 介质 4.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与波源起振方向相同. 波源 介质 质点间的相互作用 前一质点带动后一质点 以振动的形式向外传播　 机械波 (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. (5)波是传递　　的一种方式. (6)波可以传递　　. 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、频率和振幅与波源相同. 能量 信息 例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6、10、14的运动状态(是否运动、运动方向)如何？ 答案　见解析 解析　各质点在t＝ 时的情况如图甲所示： 由图甲可知，t＝ 时，质点6未达到波峰，正在向上运动，质点10、14未运动. (2)画出t＝ 时的波形图，并说明质点6、10、14的运动状态. 答案　见解析 解析　t＝ T时的波形图如图乙所示，质点6正在向下运动，质点10向上运动，质点14未运动. 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的振动状态. 概括起来就是“带动、重复、落后”. 归纳总结 针对训练1　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，下列说法中正确的是 A.每个质点均在其平衡位置附近自由振动 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 √ 解析　每个质点开始振动后，只在竖直方向做简谐运动，水平方向上不随波迁移，B错误； 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，所受合力不为零，故每个质点的机械能并不守恒，A、D错误. 例2　关于振动和波的关系，下列说法正确的是 ①振动是波的成因，波是振动的传播 ②振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象 ③波的传播速度就是质点振动的速度 ④波源停止振动时，波立即停止传播 A.①③ B.①② C.②③ D.①④ √ 解析　机械波的产生条件是有波源和介质.由于介质中的质点之间相互作用，一个质点的振动带动相邻质点的振动并由近及远传播而形成波，①②正确； 波的传播速度是波形由波源向外传播的速度，而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化，③错误； 波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播，当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会因波源停止振动而立即停止传播，④错误，故选B. 二、横波和纵波 如图