第3章 1 波的形成-【精讲精练】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册人教版（教师用书）

1　波的形成 [学业要求与核心素养] 物理观念 科学思维 1．理解机械波的形成过程和产生条件。 2．知道横波和纵波的概念。 明确机械波传播的特点。 一、波的形成 阅读教材，并回答： 1．观察教材的“演示”图3.1­1实验 (1)红色标记有没有随波迁移？ (2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？ 答案　(1)没有，红色标记只在竖直方向上下振动。 (2)不会，当手停止抖动后，波仍向右传播。 2．认真观察教材图3.1­2绳波的形成过程： (1)各质点的“起振”(开始振动)方向与振源的起振方向有何关系？是否同时起振？ (2)各质点的振动形式与振源的振动形式有何关系？ (3)波的传播方向与各质点的振动方向是否一回事？各质点是否随波“迁移”？ 答　(1)相同　不是　(2)相同　(3)不是　不 [概念·规律] 以绳波为例(如图)： (1)可以将绳分成许多小部分，每一部分看成一个__质点__。 (2)手握绳端不动时，各个质点排列在同一直线上，各个质点所在的位置称为各自的__平衡位置__。 (3)手握绳端上下振动时，会引起绳中的某一质点振动，首先振动的这个质点称为__波源__。 (4)由于绳中各质点之间存在着相互作用力，作为波源的质点就__带动__周围质点振动，并依次__带动__邻近的质点振动，于是振动就在绳中由近及远地传播。 二、横波和纵波 1．机械波可分为横波和纵波两类 定义 标识性物理量 实物波形 横 波 质点的振动方向和波的传播方向相互__垂直__的波 ①波峰：横波中，凸起的__最高__处 ②波谷：横波中，凹下的__最低__处 纵 波 质点的振动方向和波的传播方向在同一__直线__上的波 ①密部：纵波中，质点分布__最密__的位置 ②疏部：纵波中，质点分布__最疏__的位置 2．声波是__纵波__，它不仅能在空气中传播，也能在固体、液体中传播。 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．形成：__机械振动__在介质中传播，形成机械波。 3．产生条件 (1)要有__波源__。 (2)要有传播振动的__介质__。 4．机械波的实质 (1)传播振动这种运动__形式__。 (2)传递能量的一种__方式__。依靠介质中各个质点间的相互作用力而使各相邻质点依次做机械振动来传递波源的能量。 探究点一　波的形成、传播及特点 1．机械波的形成 2．机械波的特点 (1)振幅：各质点的振幅相同。 (2)周期(频率)：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)步调：离波源越远，质点振动越滞后。 (4)运动：各质点只在各自的平衡位置附近做往复振动，并不随波迁移。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未达到波峰，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 核心素养·思维升华 波动过程中各质点的运动规律可用三句话来描述： (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”。 1．关于振动与波的关系，下列说法正确的是(　　) A．有机械波必有振动 B．有机械振动必有波 C．离波源远的质点振动较慢 D．波源停止振动时，介质中的波立即停止传播 解析　机械振动在介质中向外传播就形成了机械波，所以有机械波必定有机械振动。但如果只有振动，而没有介质的传播就不会有机械波的产生。因各质点的振动都是重复波源的振动，不论距波源多远，振动的快慢都一样；在波源停止振动时，波仍将继续向外传播而不会停止。 答案　A 2．(多选)关于机械波的说法中，正确的是(　　) A．各质点都在各自的平衡位置附近振动 B．相邻质点间必有相互作用力 C．前一质点的振动带动相邻的后一质点振动，后一质点的振动必定滞后于前一质点 D．各质点随波的传播而迁移 解析　波源的振动使其周围质点依次振动，之所以能依次振动下去，就是依靠了相邻质点间的相互作用力；沿波的传播方向，后一质点的振动必滞后于前