第3章 第1节 波的形成和描述（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第一册（鲁科版2019）

第3章　机械波 第1节　波的形成和描述 核心素养导学 物理观念 (1)知道机械波的形成过程和形成条件，了解波的传播特点。 (2)知道横波和纵波的概念。 (3)掌握波长、频率和波速的概念。 (4)识别波的图像和振动图像。 科学思维 (1)学会用图像描述机械波的方法，理解波的图像的物理意义。 (2)理解波长、频率、波速的关系，并能结合波的图像分析解决波传播的问题。 科学探究 (1)观察并探究绳波的产生与传播。 (2)观察并探究弹簧形成的波。 科学态度与责任 认识到物理研究是对自然现象进行抽象的创造性工作，培养对物理学习的兴趣。 续表 一、波的形成与传播 1．波的形成：__________在介质中传播形成机械波。 2．波的传播 (1)要有，即能够引起其他质点振动的质点。 (2)要有传播振动的______。 有波源和有介质是形成机械波的必要条件，二者缺一不可，有振动不一定有机械波，有机械波一定有振动。　　 机械振动 介质 二、波的分类 1．机械波可分为横波和纵波两类   横波 纵波 定义 质点的振动方向与波的传播方向______的波 质点的振动方向与波的传播方向在_________上的波 标识性物理量 ①波峰：横波中凸起的_______ ②波谷：横波中凹下的_______ ①密部：纵波中质点分布_____的位置 ②疏部：纵波中质点分布_____的位置 实物 波形 垂直 同一直线 最高处 最低处 最密 最疏 2．声波和地震波 (1)声波是______，它不仅能在空气中传播，也能在固体、液体中传播。 (2)地震波既包含____波，又包含____波。横波引起地面水平晃动，纵波引起地面上下颠簸，且纵波在地球内部的传播速度大于横波。 三、波的描述 1．波的图像 波的图像描述的是某一时刻各个质点的位移。如果介质中各个质点做简谐运动，它所形成的波就叫________，它的波形曲线是一条正弦(或余弦)曲线。 纵波 横 纵 简谐波 2．波的特征 波源 质点 f 波源 相邻 总是相同 一个波长 T 传播的距离 传播时间 λf 介质本身 续表 1．如图所示，用手抓住绳子的一端用力上下振动，就形成一列绳波。试判断下列说法的正误。 (1)在绳波的形成和传播中，所有质点同时运动，同时停止运动。 ( ) (2)在绳波的形成和传播中，所有质点的运动是近似的匀速直线运动。 ( ) (3)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。 ( ) × × √ 2．科学探测表明，月球表面无大气层，也没有水，更没有任何生命存在的痕迹。如图所示，在月球上两名宇航员面对面讲话却无法听到，请分析其原因？ 提示：宇航员发出的声波为机械波，传播需要介质，而月球上没有空气，声波无法传播。 3．一列波的图像如图甲所示，其中某一点的振动图像如图乙所示。 (1)如何区分波的图像与振动图像。 (2)两种图像纵坐标的最大值相同吗？ 提示：(1)最简单的方法是看横坐标，振动图像的横坐标是时间t，波的图像的横坐标是传播距离x。 (2)相同，都等于振幅。 新知学习(一)|机械波的形成和传播 [任务驱动] 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，随后形成一个凹下状态，可以看到，这个凸起状 态和凹下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？ (2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？ 提示：(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，已产生的波仍向另一端传播。　 [重点释解] 1．机械波的形成 2．机械波的特点 (1)振幅：像绳波这种只在某个方向上传播的机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同。 (2)周期：各质点振动的周期均与波源的振动周期相同。 (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。 (5)实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也传递能量和信息。 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，研究的是大量质点将波源振动传播的“群体行为” 力的来源 可以由作用在物体上的各种性质力提供 介质中各质点间的弹力 运动性质 质点做变加速运动 在同一均匀介质中传播速度不变 联系 因果关系 振动是波动的原因，波动是振动在介质中传播的结果；有波动必然有振动，但有振动不一定有波动 频率关系 波动的频率与振动的频率相同 [答案]　见解析图 /方法技巧/ 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